加速度センサとロータリーエンコーダを組み合わせた速度計測法 FAQ3：計測速度が振動的になるのはなぜか？

タイトルの内容に関してしばらく書いてきましたが、今回で最後です。がその前に、、、




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詳細はコチラ。
また、今年から開催場所が変更されています。ご注意下さい。
例年と開催時期、場所が異なりますが、たくさんの方に御参加いただければと思っております。




さて、本題に戻りますが、今回は1番根本的な所であるエンコーダの計測速度はなぜ振動的になるのかについて現在考えていることを書きます。

はじめにエンコーダで1 msごとに計測した速度を示しました。下に再掲します。

これがそもそも振動していなければこれまで紹介してきた面倒な方法は取らなくてもよいわけです。

振動の原因というと、エンコーダの分解能の問題を考える方が多いと思いますが、私の場合はそれだけとは考えられません。私のマシンの場合1 msごとに計測しても分解能は約0.05 m/sで、計測された振動の振幅よりはるかに小さいからです。

上で再掲したデータに関して、そのままではどういう振動をしているのかよくわかりませんが、下に示したように10 ms程度時間平均をとると、かなり周期的な振動であることがわかります。

この1周期の間にすすむ距離(上図の斜線部の面積)を計算すると、おおよそ私のマウスの車輪の円周に等しくなりました。このことから、振動の主要な原因はタイヤの周回に伴うものであることがわかります。

そこで、今考えているのは次の2つです。

・エンコーダの分解能が軸の1回転360°を等分割できていない。

・ホイールが偏心しており、車輪の回転速度は一定でない

どちらもハードの問題で、検証できていません。ホイールの精度をこれ以上よくするのも、エンコーダをもっと精度良いもの(例えばMES-6-500)に変更するのも簡単ではないので。