JPH087621B2 - Dual servo controller for optical space transmission system - Google Patents
Dual servo controller for optical space transmission systemInfo
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Lasers (AREA)
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- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は移動体との通信を光空間伝送方式で行う場
合の、レーザビームの方位制御技術に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser beam azimuth control technique when communication with a moving body is performed by an optical space transmission method.
[従来の技術] 第7図は、例えば計測自動制御学会論文集vol.23,No.
10,PP.1017−1023(1987)で報告されている、従来のレ
ーザビームの方位制御装置の構成を示す斜視図である。
ただし、この文献には写真が掲載されていたため、ほぼ
同じ構成をもつ日本ロボット学会誌vol.6,No.1,PP.26−
34(1988)の図を用いて説明する。図において、(2)
はレーザビーム、(9)はレーザ発振器、(10)は追尾
ミラー、(41)はコリメート用レンズ、(42)は直角プ
リズム、(43)はハーフミラー、(44)は全反射ミラ
ー、(45)はこの追尾ミラー(10)を直交した2軸で駆
動するハーモニックギアをもった2台のステッピングモ
ータ、(46)は通信の相手側に設けられたコーナーキュ
ーブ、(47)は戻ってきたレーザビーム(2)を集光す
るレンズ、(48)は戻ってきたレーザビーム(2)の位
置を検出する二次元ポジションセンサである。[Prior Art] FIG. 7 shows, for example, the Society of Instrument and Control Engineers, vol.23, No.
It is a perspective view which shows the structure of the conventional azimuth | direction control apparatus of a laser beam reported by 10, PP.1017-1023 (1987).
However, since a photograph was published in this document, the Robotics Society of Japan vol.6, No.1, PP.26-
34 (1988). In the figure, (2)
Is a laser beam, (9) is a laser oscillator, (10) is a tracking mirror, (41) is a collimating lens, (42) is a right-angle prism, (43) is a half mirror, (44) is a total reflection mirror, (45). ) Is two stepping motors with harmonic gears that drive this tracking mirror (10) with two orthogonal axes, (46) is a corner cube provided at the other end of communication, and (47) is a returned laser A lens for condensing the beam (2), and (48) is a two-dimensional position sensor for detecting the position of the returned laser beam (2).
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
第7図において、レーザ発振器(9)より発射された
レーザビーム(2)は、コリメート用レンズ(41)、直
角プリズム(42)、ハーフミラー(43)及び全反射ミラ
ー(44)を経て、追尾ミラー(10)の中心に入る。追尾
ミラー(10)は直交した2台のステッピングモータ(4
5)によりハーモニックギアを介して駆動される。これ
によりレーザビーム(2)を三次元空間の任意の方位に
制御可能となる。レーザビーム(2)が相手側のコーナ
ーキューブ(46)を照射したとき、そこからの反射光は
コーナーキューブ(46)の中心からのずれ量の2倍だけ
ずれて、追尾ミラー(10)に戻される。そして全反射ミ
ラー(44)、ハーフミラー(43)を経てレンズ(47)で
集光され、二次元ポジションセンサ(48)により検出さ
れる。二次元ポジションセンサ(48)の受光位置情報
と、ステッピングモータ(45)の操作量から算出される
追尾ミラー(10)の角度情報を、図示されていないマイ
クロコンピュータに入力する。マイクロコンピュータで
は入力された情報からステッピングモータ(45)の操作
量を決定し、レーザービーム(2)がコーナーキューブ
(46)の中心を指向するよう、追尾ミラー(10)を制御
する。In FIG. 7, a laser beam (2) emitted from a laser oscillator (9) is tracked through a collimating lens (41), a right-angle prism (42), a half mirror (43) and a total reflection mirror (44). Enter the center of the mirror (10). The tracking mirror (10) has two orthogonal stepping motors (4
5) driven by harmonic gear. As a result, the laser beam (2) can be controlled in any direction in the three-dimensional space. When the laser beam (2) irradiates the corner cube (46) on the other side, the reflected light from it diverges by twice the amount of deviation from the center of the corner cube (46) and is returned to the tracking mirror (10). Be done. Then, after passing through the total reflection mirror (44) and the half mirror (43), it is condensed by the lens (47) and detected by the two-dimensional position sensor (48). The light receiving position information of the two-dimensional position sensor (48) and the angle information of the tracking mirror (10) calculated from the operation amount of the stepping motor (45) are input to a microcomputer (not shown). The microcomputer determines the operation amount of the stepping motor (45) from the input information, and controls the tracking mirror (10) so that the laser beam (2) is directed to the center of the corner cube (46).
第8図(a)(b)は各々、コーナーキューブ(46)
を10m離した位置に設置し、半径0.26m,角速度57.3deg/s
で回転させた時の、ステッピングモータ(45)の直交す
る2軸の追従特性であり、横軸は、時間、縦軸はずれ角
を示し、第8図(a)はパン(水平)方向、第8図
(b)はチルト(上下)方向のずれ角である。回転が一
定のところでは、±0.01deg以内で追従していることが
わかる。しかし、回転の最初のところでは、コーナーキ
ューブ(46)が大きな加速度をもつため、追従誤差が大
きくなっている。Figures 8 (a) and 8 (b) show corner cubes (46), respectively.
At a distance of 10 m, radius 0.26 m, angular velocity 57.3 deg / s
2 is a follow-up characteristic of two orthogonal axes of the stepping motor (45) when rotated by, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the deviation angle, and FIG. 8 (a) shows the pan (horizontal) direction, FIG. 8B shows a shift angle in the tilt (vertical) direction. It can be seen that when the rotation is constant, it follows within ± 0.01 deg. However, at the beginning of rotation, the corner cube (46) has a large acceleration, and thus the tracking error is large.
[発明が解決しようとする課題] 従来のレーザビームの方位制御装置は以下のように構
成されているので、大きな加速度をもつ移動体に対して
は追従誤差が大きくなる問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional laser beam azimuth control device is configured as follows, there is a problem that a tracking error becomes large for a moving body having a large acceleration.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高速な応答と高い分解能を同時にもつ光空
間伝送システムのデュアルサーボ制御装置を得ることを
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a dual servo control device for an optical space transmission system having high-speed response and high resolution at the same time.
[課題を解決するための手段] この発明に係わる光空間伝送システムのデュアルサー
ボ制御装置は、受光されたレーザビームの位置を光位置
検出器で検出し、光位置検出器により検出されたビーム
位置と設定された指令位置との差に応じて、精密偏向系
により、発射するレーザビームを偏向制御する追尾ミラ
ーを回転させるとともに、この精密偏向系から出力され
た上記追尾ミラーの回転角を角度センサーにより検出し
て、この回転角に応じて、分解能が上記精密偏向系より
粗い粗偏向系により、上記精密偏向系と同軸上で、上記
追尾ミラーを回転させるようにしたものである。[Means for Solving the Problems] A dual servo control device for an optical space transmission system according to the present invention detects the position of a received laser beam by an optical position detector, and detects the beam position detected by the optical position detector. According to the difference between the set command position and the set command position, the precision deflection system rotates the tracking mirror that controls the deflection of the emitted laser beam, and the rotation angle of the tracking mirror output from this precision deflection system is detected by an angle sensor. According to the rotation angle, the tracking mirror is rotated coaxially with the precise deflection system by a coarse deflection system having a resolution coarser than that of the precision deflection system.
[作用] この発明における光空間伝送システムのデュアルサー
ボ制御装置は、2種類の分解能の異なるアクチュエータ
を用い、両者を同時に制御することにより、高速な応答
と高い分解能を同時に達成する。[Operation] The dual servo control device of the optical space transmission system according to the present invention uses two types of actuators having different resolutions and controls both at the same time, thereby achieving high-speed response and high resolution at the same time.
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明の一実施例による光空間伝送システムの
デュアルサーボ制御装置を示すブロック構成図である。
第1図において、(3)は受光されたレーザビームの位
置を検出する光位置検出器、(21)は移動体の走行に起
因する外乱dである。(22)は光位置検出器(3)によ
り検出されたビーム位置の偏差、(23)はu=0に設定
されたデュアルサーボ制御装置の指令入力、(24)は比
例ゲインG2p′,積分ゲインG2iを有する比例積分制御器
である。(25)は伝達関数H2(s)を有する精密偏向系
であり、発射するレーザビームを偏向制御する追尾ミラ
ーを回転させる。(26)は精密偏向系(25)から出力さ
れた追尾ミラーの回転角θ2、(27)は回転角Q2(2
6)を検出する角度センサ、(28)は比例ゲインG1pを有
する比例制御器、(29)は伝達関数H1(s)を有する粗
偏向系であり、精密偏向系(25)と同軸上で、上記追尾
ミラーを回転させる。(30)は粗偏向系(29)から出力
された追尾ミラーの回転角θ1、(31)は2台の対向す
る通信局間の距離Lである。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a dual servo control device of an optical space transmission system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, (3) is an optical position detector that detects the position of the received laser beam, and (21) is the disturbance d caused by the traveling of the moving body. (22) is the deviation of the beam position detected by the optical position detector (3), (23) is the command input of the dual servo controller set to u = 0, (24) is the proportional gain G 2p ′, the integral It is a proportional- plus- integral controller with a gain G 2i . (25) is a precision deflection system having a transfer function H 2 (s), which rotates a tracking mirror that controls the deflection of the emitted laser beam. (26) is the rotation angle θ 2 of the tracking mirror output from the precision deflection system (25), and (27) is the rotation angle Q 2 (2
An angle sensor for detecting 6), (28) is a proportional controller having a proportional gain G 1p , (29) is a coarse deflection system having a transfer function H 1 (s), and is coaxial with the precision deflection system (25). Then, the tracking mirror is rotated. (30) is the rotation angle θ 1 of the tracking mirror output from the rough deflection system (29), and (31) is the distance L between two opposing communication stations.
第2図は光空間伝送システムの基本構成を示す構成図
である。第2図において、(1)は通信を行なう送受信
部、(2)は送受信部(1)から発射されたレーザビー
ム、(3)は受光されたレーザビーム(2)の位置を検
出する光位置検出器、(4)はレーザビーム(2)を方
位制御する偏向系、(5)は通信局に姿勢の変動を与え
る姿勢変動発生部、(6)は通信局を移動させる移動体
である。2台の通信局は同一の構成をもち、対向して設
置されており、例えば、移動体(6)上に設けられたロ
ボット局(7)と、それに対向して設置された中継局
(8)からなる。FIG. 2 is a configuration diagram showing a basic configuration of the optical space transmission system. In FIG. 2, (1) is a transmission / reception unit for communication, (2) is a laser beam emitted from the transmission / reception unit (1), and (3) is an optical position for detecting the position of the received laser beam (2). A detector, (4) is a deflection system that controls the direction of the laser beam (2), (5) is an attitude variation generator that gives attitude changes to the communication station, and (6) is a moving body that moves the communication station. The two communication stations have the same structure and are installed opposite to each other. For example, the robot station (7) provided on the moving body (6) and the relay station (8 installed opposite to it). ) Consists of.
第3図は、光空間伝送システムにおけるレーザビーム
の方位制御動作を実現する偏向系の基本構成を示す構成
図である。第3図において、(2)はレーザビーム、
(3)は通信する相手側に設けられたレーザービーム
(2)の位置を検出するための光位置検出器、(9)は
レーザ発振器、(10)はレーザビーム(2)を方位制御
する追尾ミラー、(11)はレーザビーム(2)をパン
(水平)方向に方位制御する第1軸の粗偏向系、(12)
はレーザビーム(2)をチルト(上下)方向に方位制御
する第2軸の粗偏向系であり、これら粗偏向系は、例え
ばダイレクトドライブモータよりなる。(13)は第1軸
の粗偏向系(11)より高い分解能をもつ、パン(水平)
方向の第1軸の精密偏向系、(14)は第2軸の粗偏向系
(12)より高い分解能をもつ、チルト(上下)方向の第
2軸の精密偏向系であり、これら精密偏向系としては、
例えば分解能が0.006°以上のピエゾアクチュエータが
ある。対向している2台の通信局は同一の構成をしてお
り、第3図では省略しているが、レーザビーム(2)を
方位制御している通信局には光位置検出器(3)が、光
位置検出器(3)のある通信局にはレーザビーム(2)
を方位制御するシステムが設けられている。FIG. 3 is a configuration diagram showing a basic configuration of a deflection system that realizes a laser beam azimuth control operation in an optical space transmission system. In FIG. 3, (2) is a laser beam,
(3) is an optical position detector for detecting the position of the laser beam (2) provided on the communicating side, (9) is a laser oscillator, and (10) is tracking for controlling the direction of the laser beam (2). A mirror, (11) a first axis coarse deflection system for controlling the direction of the laser beam (2) in the pan (horizontal) direction, (12)
Is a second-axis coarse deflection system for controlling the orientation of the laser beam (2) in the tilt (vertical) direction. These coarse deflection systems are, for example, direct drive motors. (13) is a pan (horizontal) with a higher resolution than the coarse deflection system (11) of the first axis
(1) is a precise deflection system for the first axis in the vertical direction, and (14) is a precision deflection system for the second axis in the tilt (vertical) direction having a higher resolution than the coarse deflection system (12) for the second axis. as,
For example, there is a piezo actuator with a resolution of 0.006 ° or more. Two communication stations facing each other have the same structure, and although not shown in FIG. 3, an optical position detector (3) is provided for the communication station controlling the direction of the laser beam (2). However, a laser beam (2) is required for a communication station with an optical position detector (3).
A system for controlling the bearing is provided.
また、第4図は精密偏向系と角度センサーの構成例を
示す構成図であり、パン(水平)方向、またはチルト
(上下)方向の何れか一方向について示している。第4
図において、(15)は支点、(16)はピエゾアクチュエ
ータ、(17)は間隔センサであり、追尾ミラー(10)と
の間隔を検出することにより、追尾ミラー(10)の回転
角を検出する。(18)は追尾ミラー(10)を、支点(1
5)とピエゾアクチュエータ(16)と共に支持するバネ
である。Further, FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration example of the precision deflection system and the angle sensor, which is shown in one of the pan (horizontal) direction and the tilt (vertical) direction. Fourth
In the figure, (15) is a fulcrum, (16) is a piezo actuator, and (17) is an interval sensor, and the rotation angle of the tracking mirror (10) is detected by detecting the interval with the tracking mirror (10). . (18) attaches the tracking mirror (10) to the fulcrum (1
5) A spring that supports the piezo actuator (16) together.
次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.
第2図において、ロボット局(7)の送受信部(1)
から発射されたレーザビーム(2)は追尾ミラー(10)
により反射され、中継局(8)の光位置検出器(3)で
その位置を検出される。その結果は中継局(8)の送受
信部(1)から送信され、ロボット局(7)の送受信部
(1)で受信され、レーザビーム(2)の方位制御を行
う偏向系(4)にフィードバックされる。同一の動作は
中継局(8)から発射されたレーザビーム(2)につい
ても行われる。レーザビーム(2)はいくつかの波長を
設けることが可能であり、通信データはその波長から適
宜利用すればよい。また、光位置検出器(3)で検出さ
れる用途に1波長を使用することも可能である。姿勢変
動発生部(5)は、移動体(6)上に設けられ、移動体
(6)の背面内の直交する2軸について正弦波の角度変
動を与え、脚歩行に伴う姿勢の変動を模擬する。In FIG. 2, the transceiver unit (1) of the robot station (7)
The laser beam (2) emitted from the tracking mirror (10)
And the position is detected by the optical position detector (3) of the relay station (8). The result is transmitted from the transmission / reception unit (1) of the relay station (8), received by the transmission / reception unit (1) of the robot station (7), and fed back to the deflection system (4) that controls the orientation of the laser beam (2). To be done. The same operation is performed on the laser beam (2) emitted from the relay station (8). The laser beam (2) can be provided with several wavelengths, and communication data can be used from that wavelength as appropriate. It is also possible to use one wavelength for the application detected by the optical position detector (3). The posture variation generating section (5) is provided on the moving body (6), and gives a sine wave angular variation about two orthogonal axes in the back surface of the moving body (6) to simulate a posture variation due to leg walking. To do.
第3図において、レーザ発振器(9)より発射された
レーザビーム(2)は、追尾ミラー(10)により反射さ
れ、追尾ミラー(10)を介して、第1軸の粗偏向系(1
1)、第2軸の粗偏向系(12)、第1軸の精密偏向系(1
3)、及び第2軸の精密偏向系(14)の4個のアクチュ
エータにより方位制御されている。第1軸の粗偏向系
(11)及び第2の軸の粗偏向系(12)は、高速性が要求
される場合には、例えばダイレクトドライブモータが用
いられる。また、第1軸の精密偏向系(13)及び第2軸
の精密偏向系(14)は、例えばピエゾアクチュエータで
構成される。レーザビーム(2)は通信の相手側に設け
られた光位置検出器(3)を照射し、光位置検出器
(3)の中心とレーザビーム(2)の中心との偏差がx
偏差(水平方向)、y偏差(上下方向)として出力され
る。この出力は、図示されていない光送信器と光受信器
により、相手側から伝送され、レーザビーム(2)の方
位制御に使用される。なお、光位置検出器(3)は、例
えば光検出器を4個組み合わせた4分割型光検出器で構
成される。In FIG. 3, a laser beam (2) emitted from a laser oscillator (9) is reflected by a tracking mirror (10) and passes through the tracking mirror (10) to a coarse deflection system (1) for the first axis.
1), second axis coarse deflection system (12), first axis precision deflection system (1
Azimuth is controlled by 3 actuators of 3) and the second axis precision deflection system (14). For the first axis coarse deflection system (11) and the second axis coarse deflection system (12), for example, a direct drive motor is used when high speed is required. The first-axis precision deflection system (13) and the second-axis precision deflection system (14) are, for example, piezo actuators. The laser beam (2) irradiates the optical position detector (3) provided on the other side of the communication, and the deviation between the center of the optical position detector (3) and the center of the laser beam (2) is x.
The deviation (horizontal direction) and y deviation (vertical direction) are output. This output is transmitted from the other side by an optical transmitter and an optical receiver (not shown) and used for controlling the direction of the laser beam (2). The optical position detector (3) is composed of, for example, a four-division type photodetector in which four photodetectors are combined.
次に、制御動作についてパン方向とチルト方向のいず
れか一方向について説明する。Next, the control operation will be described for one of the pan direction and the tilt direction.
第1図において、移動体の移動に伴って外乱d(21)
が発生すると、それまでの偏差との差が光位置検出器
(3)により偏差(22)として検出される。この偏差
(22)はフィードバックされ、u=0と設定された指令
入力(23)との差が、比例積分制御器(24)を通して、
比例積分処理され、精密偏向系(25)の指令値となっ
て、精密偏向系(25)が追尾ミラー(10)で追従を始め
る。フィードバックは、光空間伝送システムでは2台の
送受信部(1)を用いて行われるが、デュアルサーボ制
御装置の方式としては本質的でない。精密偏向系(25)
から出力された追尾ミラー(10)の回転角θ2(26)は
角度センサ(27)により検出される。第4図は精密偏向
系と角度センサの構成例を示すものであり、比例積分制
御器(24)からの出力値に従って、支点(15)の片側で
ピエゾアクチュエータ(16)が駆動され、追尾ミラー
(10)が傾く。一方、支点(15)の反対側では、例えば
静電容量式の間隔センサ(17)で、非接触に追尾ミラー
(10)の変位を検出し、追尾ミラー(10)の回転角を求
める。この回転角が比例制御器(28)を通して比例処理
され、この値が指令値として粗偏向系(29)に与えられ
る。これを受けて粗偏向系(29)が、精密偏向系(25)
と同軸上で、精密偏向系(25)と同じ方向に動き出し、
精密偏向系(25)が可動範囲を逸脱しないように追尾ミ
ラー(10)の回転角を常にゼロに復帰させようとする。
粗偏向系(29)は回転角θ1(30)を出力し、結局、絶
対座標系からみた追尾ミラー(10)の回転角は(θ1+
θ2)となる。そして、この(θ1+θ2)と外乱d
(21)との差の正接tan(θ1+θ2−d)に通信局間
の距離L(31)を乗じたものが偏差(22)として光位置
検出器(3)で検出される。ここで、精密偏向系(25)
から出力される粗偏向系(29)への指令値θ2(26)が
角度データであるのに対し、粗偏向系(29)ではこの値
を速度指令値として用いている。In FIG. 1, the disturbance d (21) is caused by the movement of the moving body.
Occurs, the difference from the deviation up to that point is detected as the deviation (22) by the optical position detector (3). This deviation (22) is fed back, and the difference between the set command input (23) and u = 0 is passed through the proportional-plus-integral controller (24),
Proportional-integral processing is performed, and it becomes a command value for the precision deflection system (25), and the precision deflection system (25) starts following with the tracking mirror (10). The feedback is performed by using the two transmitting / receiving units (1) in the optical space transmission system, but it is not essential as a system of the dual servo control device. Precision deflection system (25)
The rotation angle θ 2 (26) of the tracking mirror (10) output from the sensor is detected by the angle sensor (27). FIG. 4 shows an example of the configuration of the precision deflection system and the angle sensor. The piezo actuator (16) is driven on one side of the fulcrum (15) according to the output value from the proportional-plus-integral controller (24), and the tracking mirror. (10) tilts. On the other hand, on the opposite side of the fulcrum (15), the displacement of the tracking mirror (10) is detected, for example, by a capacitance type interval sensor (17) without contact, and the rotation angle of the tracking mirror (10) is obtained. This rotation angle is proportionally processed through the proportional controller (28), and this value is given to the coarse deflection system (29) as a command value. In response to this, the coarse deflection system (29) is replaced by the precise deflection system (25).
On the same axis as, and starts moving in the same direction as the precision deflection system (25),
The rotation angle of the tracking mirror (10) is always returned to zero so that the precision deflection system (25) does not deviate from the movable range.
The coarse deflection system (29) outputs the rotation angle θ 1 (30), and the rotation angle of the tracking mirror (10) seen from the absolute coordinate system is (θ1 +
θ 2 ). Then, this (θ 1 + θ 2 ) and the disturbance d
The tangent tan (θ 1 + θ 2 −d) of the difference from (21) multiplied by the distance L (31) between the communication stations is detected as the deviation (22) by the optical position detector (3). Where precision deflection system (25)
Although the command value θ 2 (26) output from the coarse deflection system (29) is angle data, the coarse deflection system (29) uses this value as the speed command value.
なお、機械系の共振等をなくしデュアルサーボ制御装
置の特性を向上させるために、第1図の適切な位置にフ
ィルタを挿入することも可能である。It is also possible to insert a filter at an appropriate position in FIG. 1 in order to improve the characteristics of the dual servo control device by eliminating the resonance of the mechanical system.
以上、制御動作について説明したが、偏差(22)、粗
偏向系(29)、精密偏向系(25)は、パン(水平)方向
の場合には、それぞれx偏差、第1軸の粗偏向系(1
1)、第1軸の精密偏向系(13)に対応し、チルト(上
下)方向の場合には、それぞれy偏差、第2軸の粗偏向
系(12)、第2軸の精密偏向系(14)に対応する。The control operation has been described above. The deviation (22), the coarse deflection system (29), and the precise deflection system (25) are the x deviation and the first axis coarse deflection system in the pan (horizontal) direction, respectively. (1
1) corresponds to the first axis precision deflection system (13), and in the case of tilt (vertical) direction, y deviation, second axis rough deflection system (12), second axis precision deflection system ( It corresponds to 14).
第5図(a)(b)(c)(d)は各々、この発明の
一実施例によるデュアルサーボ制御装置により得られ
る、移動体(6)の走行時の、追従特性である。実験で
は、通信局(7)(8)間の距離が3mで、移動体(6)
の静止時に制御を開始しておき、周波数1Hzの姿勢変動
を振幅10°まで徐々に大きくする(区間A)。姿勢変動
が定常状態になったとき、移動体(6)を速度2.5km/h
で走行させる(区間B)。そして、通信局間の距離が9m
になると移動体(6)の走行を停止させ、姿勢変動を徐
々に小さくし、停止させた(区間C)。第5図(a)
(b)(c)(d)に示された測定結果は、移動体
(6)上に設けられた通信局であるロボット局(7)
と、それに対向して設置された通信局である中継局
(8)の光位置検出器(3)の、偏差信号を示してい
る。その結果、ロボット局(7)の偏向系(4)は姿勢
変動を直接受けるため、中継局(8)で検出されるx偏
差及びy偏差(22)が大きくなっている(第5図(a)
(b))。光位置検出器(3)の出力は、2.5Vで7.5mm
に設定されており、追従誤差は最も大きい中継局のy偏
差でも6mm以下と、高速かつ高精度なレーザビーム
(2)の方位制御が確認された。FIGS. 5 (a), (b), (c), and (d) are follow-up characteristics when the moving body (6) is running, which are obtained by the dual servo control device according to the embodiment of the present invention. In the experiment, the distance between the communication stations (7) and (8) was 3 m, and the moving body (6)
The control is started when the robot is at rest, and the posture fluctuation at a frequency of 1 Hz is gradually increased to an amplitude of 10 ° (section A). When the posture change reaches a steady state, move the moving body (6) at a speed of 2.5 km / h.
To drive (section B). And the distance between communication stations is 9m
Then, the traveling of the moving body (6) was stopped, the posture fluctuation was gradually reduced, and stopped (section C). Fig. 5 (a)
The measurement results shown in (b), (c) and (d) are the robot stations (7) which are the communication stations provided on the moving body (6).
And the deviation signal of the optical position detector (3) of the relay station (8) which is a communication station installed opposite to it. As a result, since the deflection system (4) of the robot station (7) is directly subjected to the posture variation, the x deviation and the y deviation (22) detected by the relay station (8) are large (Fig. 5 (a)). )
(B)). The output of the optical position detector (3) is 7.5mm at 2.5V.
It is confirmed that the tracking error is 6 mm or less even in the y deviation of the relay station, which has the largest tracking error, and high-speed and highly accurate azimuth control of the laser beam (2).
なお、上記実施例において、各偏向系に指令値を出力
する制御器としては、精密偏向系に対して比例積分制御
器、粗偏向系に対して比例制御器を用いたが、第6図に
示すように、これを入れかえて精密偏向系(25)に対し
て積分制御器(28)、粗偏向系(29)に対して比例積分
制御器(24)を用いてもよい。In the above embodiment, as the controller for outputting the command value to each deflection system, the proportional-integral controller for the precision deflection system and the proportional controller for the coarse deflection system were used. As shown, this may be replaced with an integral controller (28) for the precision deflection system (25) and a proportional-integral controller (24) for the coarse deflection system (29).
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば受光されたレーザビ
ームの位置を光位置検出器で検出し、光位置検出器によ
り検出されたビーム位置と設定された指令位置との差に
応じて、精密偏向系により、発射するレーザビームを偏
向制御する追尾ミラーを回転させるとともに、この精密
偏向系から出力された上記追尾ミラーの回転角を角度セ
ンサーにより検出して、この回転角に応じて、分解能が
上記精密偏向系より粗い粗偏向系により、上記精密偏向
系と同軸上で、上記追尾ミラーを回転させるようにした
ので、常に高速な応答と高い分解能を同時に達成できる
効果がある。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the position of the received laser beam is detected by the optical position detector, and the difference between the beam position detected by the optical position detector and the set command position is detected. According to the precision deflection system, the tracking mirror that controls the deflection of the emitted laser beam is rotated, and the rotation angle of the tracking mirror output from this precision deflection system is detected by the angle sensor, Accordingly, the tracking mirror is rotated coaxially with the precision deflection system by a coarse deflection system having a resolution that is coarser than that of the precision deflection system. Therefore, it is possible to always achieve high-speed response and high resolution at the same time. .
第1図はこの発明の一実施例による光空間伝送システム
のデュアルサーボ制御装置を示すブロック構成図、第2
図はこの発明の一実施例に係わる光空間伝送システムの
基本構成を示す構成図、第3図はこの発明の一実施例に
係わる偏向系の基本構成を示す構成図、第4図はこの発
明の一実施例に係わる精密偏向系と角度センサーの構成
例を示す構成図、第5図(a)(b)(c)(d)は各
々、この発明の一実施例によるデュアルサーボ制御装置
により得られる追従特性を示す特性図、第6図はこの発
明の他の実施例による光空間伝送システムのデュアルサ
ーボ制御装置を示すブロック構成図、第7図は従来のレ
ーザビームの方位制御装置を示す斜視図、及び第8図
(a)(b)は各々従来のレーザビームの方位制御装置
により得られる追従特性を示す特性図である。 (1)は送受信部、(2)はレーザビーム、(3)は光
位置検出器、(4)は偏向系、(10)は追尾ミラー、
(11)は第1軸の粗偏向系、(12)は第1軸の精密偏向
系、(13)は第2軸の粗偏向系、(14)は第2軸の精密
偏向系、(16)はピエゾアクチュエータ、(17)は間隔
センサ、(22)は偏差、(24)は比例積分制御器、(2
5)は精密偏向系、(27)は角度センサ、(28)は比例
制御器、(29)は粗偏向系である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a dual servo control device of an optical space transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing the basic constitution of an optical space transmission system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a constitution diagram showing the basic structure of a deflection system according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5A, 5B, 5C, 5D, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5E, 5D, 5D, 5E, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, 5D, and 5B are respectively shown in FIGS. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the obtained tracking characteristic, FIG. 6 is a block diagram showing a dual servo control device of an optical space transmission system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a conventional laser beam azimuth control device. 8A and 8B are characteristic diagrams showing the tracking characteristics obtained by the conventional laser beam azimuth control device. (1) is a transmitter / receiver, (2) is a laser beam, (3) is an optical position detector, (4) is a deflection system, (10) is a tracking mirror,
(11) is a first axis coarse deflection system, (12) is a first axis precision deflection system, (13) is a second axis coarse deflection system, (14) is a second axis precision deflection system, (16) ) Is a piezo actuator, (17) is a distance sensor, (22) is a deviation, (24) is a proportional-integral controller, (2
5) is a precision deflection system, (27) is an angle sensor, (28) is a proportional controller, and (29) is a coarse deflection system. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 3/60 10/10 10/105 10/22 (56)参考文献 特開 昭55−142307(JP,A) 特開 昭58−90442(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H04B 3/60 10/10 10/105 10/22 (56) References JP-A-55-142307 ( JP, A) JP-A-58-90442 (JP, A)
Claims (1)
光位置検出器、この光位置検出器により検出されたビー
ム位置と設定された指令位置との差を入力する第1比例
積分制御器、第1比例積分制御器の出力値に応じて、発
射するレーザビームを偏向制御する追尾ミラーを回転さ
せる精密偏向系、この精密偏向系から出力された上記追
尾ミラーの回転角を検出する角度センサ、この角度セン
サの出力値を入力する第2比例制御器、及び第2比例制
御器の出力値に応じて、上記精密偏向系と同軸上で、上
記追尾ミラーを回転させる、分解能が上記精密偏向系よ
り粗い粗偏向系を備えた光空間伝送システムのデュアル
サーボ制御装置。1. A light position detector for detecting the position of a received laser beam, a first proportional-plus-integral controller for inputting a difference between a beam position detected by the light position detector and a set command position, A precision deflection system that rotates a tracking mirror that controls the deflection of the emitted laser beam according to the output value of the first proportional-plus-integral controller; an angle sensor that detects the rotation angle of the tracking mirror output from the precision deflection system; The second proportional controller for inputting the output value of the angle sensor, and the precision deflecting system having the resolution for rotating the tracking mirror coaxially with the precision deflecting system according to the output value of the second proportional controller. Dual servo controller for optical space transmission system with coarser deflection system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302016A JPH087621B2 (en) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | Dual servo controller for optical space transmission system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302016A JPH087621B2 (en) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | Dual servo controller for optical space transmission system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163609A JPH03163609A (en) | 1991-07-15 |
| JPH087621B2 true JPH087621B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=17903882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1302016A Expired - Lifetime JPH087621B2 (en) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | Dual servo controller for optical space transmission system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087621B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55142307A (en) * | 1979-04-24 | 1980-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical axis position correcting device |
| JPS5890442A (en) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Mach Co Ltd | Precision cutting system |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP1302016A patent/JPH087621B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03163609A (en) | 1991-07-15 |
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