ハードウェア構成

本システムで用いたハードウェアを、表4.1に示す。

表 4.1: ハードウェア構成

ハードウェア 製品名

ジャイロセンサ 村田製作所 圧電振動ジャイロ ENC-03 加速度センサ Analog Devices ADXL105

A/Dコンバータ Analog Devices AD7856 マイコン 日立製作所 H83048F 小型CCDカメラ PointGery FireFly Color

またこれら機器の接続を、図4.1に示す。

小型CCDカメラ 人工マーカトラッキング・自然特徴点を用いたトラッキングで用 いられる視界画像は、小型のCCDカメラで撮影される。本システムで使用したカメラ を図4.2に示し、仕様を表4.2に示す。

撮影した視界画像は、IEEE1394インタフェースを通してPCへ取り込まれる。

センサユニット 図4.3、図4.4に示すセンサユニットは、3軸方向に取り付けられた ジャイロセンサと加速度センサ、それらから出力されるアナログ信号をデジタル信号 へ変換するA/Dコンバータからなる。図4.4の番号は、3軸方向のセンサ基盤であり、

1は紙面を貫く方向の軸、2は紙面横方向の軸、3は紙面縦方向の軸に沿っている。

図 4.1: ハードウェア接続図

図 4.2: PointGery FireFly Color

表 4.2: 小型CCDスペックシート 撮像素子 1/3インチCCD×3

プログレッシブスキャン 正方画素

解像度(pixel) H640xV480 (VGAフォーマット)

フレームレート(frame/sec) 3.75,7.5,15,30  フォーマット(bit) 24(RGB)

コネクタ(pin) 6(IEEE1394)

電源(W) 0.625(スタンバイ),1.25(アクティブ)

ゲインコントロール(dB) -3〜+33 シャッタースピード(sec) 1/25〜1/15000

彩度 マニュアル

ホワイトバランス オート/マニュアル レンズ焦点距離(mm) 4,6,8

寸法(mm) 50.8×50.8

図 4.3: センサユニットの外観

図 4.4: センサユニット内部

本システムで使用したジャイロセンサの仕様を表4.3に、加速度センサの仕様を表 4.4に、A/Dコンバータの仕様を表4.5に示す。また、ジャイロセンサと加速度センサ を配した基盤を、図4.5に示す。

表 4.3: ジャイロセンサスペックシート

供給電圧(Vdc) 2.7〜5.25

検出範囲(deg/sec) +/-300 静止時出力(Vdc) 1.35 (mV/deg/sec) 0.67 リニアリティ(%FS) +/-5

応答性(Hz) 50max.

重量(g) 0.4

表 4.4: 加速度センサスペックシート 計測範囲(g) +/-5

解像度(mg) 2

帯域幅(kHz) 10

flat振幅反応(kHz) 5(+/-1%) 電流(mA) 2

電圧(V) +2.7〜+5.25

感度(V/g) 0.25〜1.5

温度計測範囲(℃) 0〜+70,-40〜+80 温度計測感度(mV/℃) 8

耐久力(g) 1000

この図からわかるように、ジャイロセンサ、加速度センサ共に、3.5.3項で述べたドリ フトキャンセル手法を実現するように、2つのセンサが逆向きに取り付けられている。

また、3.2で述べたように、センサ座標系とカメラ座標系とを一致させるため、図4.6 に示すようにカメラとセンサユニットの3軸方向が一致するように設置した。

表 4.5: A/Dコンバータスペックシート

分解能(bit) 14

スループットレート(kSPS) 285 アナログ入力数 8

電源電圧(V) 5(単電源)

消費電力(mW) 90

リファレンス電圧 内部、外部

図 4.5: ジャイロセンサ・加速度センサ基盤

図 4.6: 一体化したセンサユニットとカメラ

マイコン A/Dコンバータによってデジタル信号へ変換されたセンサからの信号は、

図4.7に示すようにマイコンに取り込まれる。本システムで使用したマイコンの仕様 を、表4.6に示す。

表 4.6: H8マイコンスペックシート

汎用レジスタ 16bit×16本 最大動作周波数(MHz) 16

加減算(ns) 125 乗除算(ns) 875

マイコンはシリアル通信でPCと接続されており、PCからの要求に応じてセンサか らの値をPCへ転送する。