(57)【要約】可撓性電磁放射構造体の形状の測定を容易にする測定システムが提供される。本測定システムは、複数の局所センサ、中央センサおよび測定プロセッサを含む。複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように構成される。中央センサは、可撓性電磁放射構造体の全体的形状を判定するように構成される。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状の正確な測定を提供する性能を供給する。
2005521870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の電磁放射構造体の形状を測定するための測定システムであって、
ａ）複数の局所センサであって、複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を測定し、かつ位置の表現である局所センサデータを提供する、複数の局所センサと、
ｂ）可撓性電磁放射構造体の全体形状の少なくとも一部を測定する中央センサであって、全体形状の少なくとも一部の表現である中央センサデータを提供する中央センサと、
ｃ）複数の局所センサから入る局所センサデータと中央センサから入る中央センサデータを組み合わせて、可撓性電磁放射構造体の形状を判定する測定プロセッサと、
を備える測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、中央センサのデータに基づいて複数の局所センサのうちの少なくとも１つのオフセットを決定するために中央センサのデータを利用することによって、複数の局所センサから入る局所センサデータと中央センサデータを組み合わせる、測定システム。
【請求項３】
請求項１に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、複数の局所プロセッサを有し、複数の局所プロセッサの各々は、複数の局所センサのうちの少なくとも１つから局所センサデータを受け取る、測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載の測定システムであって、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の対応する区画に隣接する、測定システム。
【請求項５】
請求項３に記載の測定システムであって、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一区画に対応する中央センサのデータのマップ化された部分を受け取る、測定システム。
【請求項６】
請求項１に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、中央センサのデータに基づいて局所センサのオフセットを推定するためのオフセット推定素子を備える、測定システム。
【請求項７】
請求項６に記載の測定システムであって、オフセット推定素子は、カルマンフィルタを備える、測定システム。
【請求項８】
請求項１に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、局所センサのデータと異なる速度で中央センサのデータが提供されるときに中央センサのデータと局所センサのデータの組合せを容易にするために、移動ウィンドウメモリを備える、測定システム。
【請求項９】
請求項１に記載の測定システムであって、複数の局所センサは、波面センサを備える、測定システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の測定システムであって、中央センサは、干渉計を備える、測定システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の測定システムであって、中央センサは、シャック・ハルトマン・センサを備える、測定システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の測定システムであって、局所センサのデータは、現在の位置と望ましい位置の間の差異を示すセルのセンサ誤差を備える、測定システム。
【請求項１３】
可撓性電磁放射構造体を測定するための測定システムであって、
ａ）複数の局所センサであって、複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を測定し、かつ位置の表現である局所センサデータを提供する、複数の局所センサと、
ｂ）可撓性電磁放射構造体の全体形状の少なくとも一部を測定する中央センサであって、全体形状の少なくとも一部の表現である中央センサデータを提供する中央センサと、
ｃ）複数の局所センサからの位置データ、および中央センサデータを受け取る測定プロセッサであって、中央センサのデータに基づいて複数の局所センサの各々のオフセットを判定する測定プロセッサと、
を備える測定システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、複数の局所プロセッサを有し、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一区画に対応する複数の局所センサのうちの少なくとも１つから局所センサデータを受け取り、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の対応する区画に対応する中央センサのデータのマップ化された部分を受け取る、測定システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、複数のカルマンフィルタを備え、複数のカルマンフィルタの各々は、中央センサのデータに基づいて複数の局所センサのうちの少なくとも１つのオフセットを判定する、測定システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の測定システムであって、測定プロセッサは、局所センサのデータと異なる速度で中央センサのデータが提供されるときに中央センサのデータと局所センサのデータの組合せを容易にするために、局所センサのデータを記憶する複数の移動ウィンドウメモリを備える、測定システム。
【請求項１７】
可撓性電磁放射構造体を測定するための測定システムであって、
ａ）複数の局所センサであって、複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を測定し、かつ位置の表現である局所センサデータを提供する、複数の局所センサと、
ｂ）可撓性電磁放射構造体の全体形状の少なくとも一部を測定する中央センサであって、全体形状の少なくとも一部の表現である中央センサデータを提供する中央センサと、
ｃ）複数の局所プロセッサであって、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一区画に対応する複数の局所センサのうちの少なくとも１つから局所センサデータを受け取り、複数の局所プロセッサの各々は、可撓性電磁放射構造体の対応する区画に対応する中央センサのデータのマップ化された部分を受け取り、複数の局所プロセッサの各々は、複数のカルマンフィルタを備え、複数のカルマンフィルタの各々は、中央センサのデータのマップ化された部分に基づいて複数の局所センサのうちの少なくとも１つのオフセットを判定する、複数の局所プロセッサと、
を備える測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００２年３月２８日出願の米国仮特許出願番号６０／３６８，５００号の優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は概して電磁放射構造体に関し、さらに特定すると可撓性電磁放射構造体の形状を測定する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電磁放射構造体は、数多くの用途を有する。限定はされないが、これらの用途は、電磁スペクトル（例えば無線周波数（ＲＦ）、紫外（ＵＶ）、可視、および赤外（ＩＲ）放射）内の放射の反射、収集、受信、および／または発射を含む。電磁放射は、限定はされないが地球科学、調査、および探鉱、宇宙科学、調査、および探鉱、および地球および／または宇宙を基本とした通信を含む数多くの目的で、電磁放射構造体によって反射、収集、受信、および／または発射される。電磁放射構造体は、前記の目的および特に述べないが当業者に知られている他の目的を達成するために過去、現在および未来の要求に合致するように進展および向上し続けてきた。
【０００４】
概して、電磁放射構造体は、剛性構造体を利用するように構成されてきた。例えば、剛性構造体は、ここに参照で組み入れられる米国特許第５，１０９，３４９号、米国特許第４，８２５，０６２号、および米国特許第４，８１６，７５９号に述べられている。さらに特定すると、米国特許第５，１０９，３４９号、米国特許第４，８２５，０６２号、および米国特許第４，８１６，７５９号に述べられた剛性構造体は、複数のミラー区分を使用し、それらは剛体であり、かつ剛性の後面に関して調節する３つの線形アクチュエータで個々に制御可能である（すなわち、ミラー区分の各々が剛性の後面に関して傾けられる）。ミラー区分の各々は、剛性の後面に関するミラー区分の位置を測定する（すなわち、剛性の後面に関するミラー区分の傾斜を測定する）ためのセンサを有し、かつミラー区分の各々は、各ミラー区分のセンサと隣りのミラー区分のセンサから得られる傾斜誤差データを使用して、個別に制御可能である。この構造は、正確な表面形状を提供するが、それほど望ましくはなく、制限となる剛性によって導入される属性および特徴が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、米国特許第５，１０９，３４９号、米国特許第４，８２５，０６２号、および米国特許第４，８１６，７５９号に述べられに述べられた剛性構造体は、ミラー区分を位置決めするために剛性の後面を必要とする。したがって、この構造は概して、電磁放射構造体を形成するために使用される可能性のある可撓性材料（例えば軽量のトラス桁、元来剛性ではない膜もしくはフィルム）に応用可能ではない。付け加えると、前記の特許に述べられたようなミラー区分に関する傾斜誤差データと隣りのミラー区分に関する傾斜誤差データを使用した各ミラー区分の傾斜制御は、電磁放射構造体の表面が分離されて識別可能な区分へと分割され、それらが別個に制御可能であって他の区分から概して単離されることを仮定している。しかしながら、可撓性の材料が、識別可能な区分を伴なわずに概してユニットであるとき、可撓性で軽量のフィルムの一部分の位置決めまたは移動は、材料の他の部分に伝わる表面変形を生じ易く、材料の表面形状を制御するための先行技術の方法と装置は、概して不適当であり、かつ望ましい精度を提供しないであろう。
【０００６】
前記の観点から、変形可能なトラス桁または可撓性のフィルムを使用する電磁放射構造体を提供すること、および電磁放射用の望ましい表面形状を与えるための可撓性材料の表面形状を測定する方法と装置もまた提供することが望ましいであろうことは理解されるはずである。さらに、前記の本発明の背景および下記の概要と詳細な説明から追加的な望ましい特徴は当業者にとって明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、可撓性電磁放射構造体の形状を測定するための測定システムが提供される。本測定システムは、複数の局所センサ、中央センサおよび測定プロセッサを含む。複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように構成される。中央センサは、可撓性電磁放射構造体の全体的形状の少なくとも一部を判定するように構成される。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状の正確な測定を提供する性能を供給する。
【０００８】
本発明の前記およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面に例示されるような以下の本発明の好ましい実施形態のさらに特定した説明から明らかになるであろう。
本発明の好ましい例の実施形態は、類似した記号表示が類似した要素を意味する添付の図面と関連させてこれ以降に説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明によると、可撓性電磁放射構造体の形状を測定するための測定システムが提供される。本測定システムは、複数の局所センサ、中央センサおよび測定プロセッサを含む。複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように構成される。中央センサは、可撓性電磁放射構造体の全体的形状を判定するように構成される。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状の正確な測定を提供する性能を供給する。
【００１０】
したがって、測定プロセッサは、可撓性電磁放射構造体の形状を正確に測定する性能を提供する。その後、この形状測定値は、構造体の形状の動的制御を提供すること、またはいずれかの適切な技術を使用して形状の誤差を補償することに使用される可能性がある。場合によっては、それは電磁放射構造体の単一制御に使用される可能性がある。
【００１１】
ここで図１を参照すると、可撓性放射構造体測定システムの概略図が例示されている。本測定システムは、複数の局所センサ、中央センサおよび測定プロセッサを含む。複数の局所センサは各々、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように構成される。中央センサは、可撓性電磁放射構造体の全体的形状を判定するように構成される。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状の正確な測定を提供する性能を供給する。
【００１２】
或る例では、中央センサのデータは、局所センサのオフセットを較正するために使用される。したがって、中央センサのデータは、局所センサすべてが共通のベースラインから測定することを保証するために使用される。各局所センサのオフセットを定期的に更新するために中央センサのデータを使用するステップは、動作環境の変化によって引き起こされるオフセットのドリフトを補償する性能を提供する。これは局所センサによってとられる測定値の精度を向上させる。その結果、本測定システムは、放射構造体の形状を正確に測定する性能を提供する。
【００１３】
可撓性電磁放射構造体の形状が判定されたとき、このデータは、その後、適切な制御システムを使用して構造体の形状の制御を提供するために、使用されることが可能である。そのような制御システムは、通常、測定システムによって供給される形状データに基づいて構造体の形状を制御するように構成された複数のアクチュエータを含むであろう。場合によっては、形状を動的に制御する代わりに、形状データは、いずれかの適切なデータ処理技術を使用して形状の変化に応答するかまたは補償するために、使用される可能性がある。１つの例として、フェーズドアレー・レーダの変位またはアンテナ・アレー素子によって生じる位相誤差を補償するために、電磁放射測定値の信号処理が使用されることが可能である。
【００１４】
本測定システムは、変形可能で可撓性材料もしくは構造体素子を含むどのようなタイプの電磁放射構造体にも使用される可能性があり、そこでは、可撓性材料もしくは弾性構造体素子は、どのようなタイプの電磁放射のための構造体の形状も変形もしくは変化させる可能性がある。したがって、電磁放射構造体は、電磁スペクトル（例えば無線周波数（ＲＦ）、紫外（ＵＶ）、可視、および赤外（ＩＲ）放射）内の放射の反射、収集、受信、および／または発射のために利用されるどのような数の電磁放射構造体であることも可能である。例えば、電磁放射構造体は、空間反転器（例えば「クモの巣」構造）、あるいは、例えば宇宙を基本としたＴＤＲＳＳの網状配備されたアンテナのようなフェーズドアレー・レーダ・アンテナ、あるいは、望遠鏡であることが可能である。これらの説明、およびここに参照で組み入れた米国特許に述べられた説明は、電磁放射構造の特定の例を述べており、本発明は、特定の例を含むが、しかしそれらに限定されることはない。
【００１５】
１つの例として、電磁放射構造体は、電磁放射を反射するための表面形態（例えば表面形状もしくは表面輪郭）を与えるように構成される可撓性材料を含む。この可撓性材料は、どのような数の材料または材料の組合せも含む可能性がある。この可撓性材料は、概して、連続的で区分化されていない材料を含む可能性がある。また別の実施形態では、この可撓性材料は、少なくとも互いの区分（例えば隣りの区分）に各々結合される多数の区分を含む可能性がある。この例では、区分は、どのような数の技術を使用して少なくとも１つの他の区分に結合される可能性もあり、あるいは区分は、単一のシートもしくは膜で形成されることが好ましい可能性がある。この例のさらなる変形例では、可撓性電磁放射構造体は、マイクロミラーのような剛性部材のアレーを含むことが可能であり、放射構造体形状の可撓性を与えるために部材間で柔軟に結合が為される。
【００１６】
上述したように、本測定システムは、複数の局所センサおよび少なくとも１つの中央センサを含む。複数の局所センサの各々は、電磁放射構造体のうちの対応する一部の位置または形状を測定するように構成される。１つの例として、これらのセンサの各々は、放射構造体の形態の誤差の測定を提供するために導入されることが可能であり、そこでは、形態の誤差は、局所センサでのその構造の形状が所望の形状からどのように異なるかという表現である。これら局所センサは、どのような適切なセンサタイプも含む可能性がある。例えば、構造体の中で対応する場所の形状と位置を判定するために、レーザ式輪郭センサが使用される可能性がある。別の例として、波面センサ（例えばＨａｒｔｍａｎｎセンサ）が、本発明に従って使用される可能性があり、局所的変形データを判定するために概して適切な他のセンサの追加的な説明については、米国特許第４，８２５，０６２号および米国特許第４，８１６，７５９号が参照されることが可能である。
【００１７】
中央センサは、放射構造体の全部もしくは大部分の測定を提供するように構成される。したがって、中央センサは、電子的放射構造体の形態の誤差または形状の測定を提供することが可能である。どのような数の異なった装置およびシステムも中央センサとして使用される可能性がある。例えば、トワイマン・グリーン（Ｔｗｙｍａｎ−Ｇｒｅｅｎ）干渉計、シャック・ハルトマン（Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ）センサまたは電子スペックルパターン干渉計（ＥＰＳＩ）またはその他のレーザ式表面輪郭描画システムが、電子的放射構造体の形態の誤差の測定に使用される可能性がある。
【００１８】
測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状を判定する性能を提供する。測定プロセッサという用語が１つのハードウェアに限定されるように意図されていないことは気付かれるはずである。そうではなく、測定プロセッサは、一体的にはたらくように構成された複数のプロセッサを含むことが可能である。一実施形態では、測定プロセッサは、複数の局所プロセッサを含み、各々の局所プロセッサが、可撓性放射構造体の或る区域の１つまたは複数の局所センサから入る形状データを処理する。
【００１９】
ここで図２を参照すると、測定システム２００の詳細な例がここで与えられるであろう。測定システム２００では、測定プロセッサは、複数の局所プロセッサ、および中央プロセッサを含む。この単純化された例では、各々の局所プロセッサは、１つの局所センサから測定データを直接受け取る。上述したように、これは、単に１つの例であって、多くのケースでは各々の局所プロセッサが、多数のセンサからデータを受け取ることが望ましい可能性がある。
【００２０】
局所プロセッサは、互いに結合されることで、近隣プロセッサ間の通信を提供する。局所プロセッサ間のこれらの接続は、制御およびセンサデータが、局所プロセッサから局所プロセッサ、および追加的に中央プロセッサへと送られることを可能にする。したがって、システムの重量を追加し、信頼性を低下させる追加の専用伝送バスを必要とせずに中央プロセッサと通信するために、セル間の接続が局所プロセッサによって使用される可能性がある。その結果、この通信技術は、局所プロセッサが比較的高い伝送速度で近隣と通信すること、比較的低い伝送速度で中央プロセッサと通信することを可能にし、その一方でシステムの複雑さと重量を最小にし、誤り許容差を最大にする。
【００２１】
この例は、６つの局所プロセッサと６つの局所センサしか例示していないが、通常の応用法がさらに多くを有するであろうことは気付かれるはずである。例えば、大規模の反射表面は、数百万個の局所センサを使用する可能性があり、同様に、数百万個の比較的単純な局所プロセッサを使用する可能性がある。
【００２２】
複数の局所センサが多様な配列でアレー化される可能性があり、通常、これらの配列は、測定のためにセンサが使用される可撓性電磁放射構造体のサイズ、形状および一般的特性によって決まる。例えば、トラス桁のような「一方向」構造に関して、センサは、単一の横列にアレー化される可能性がある。これらの応用法では、センサは、通常では、構造体の長さに沿って配分されるであろう。変形可能表面のような「二次元的」応用法では、構造体の形状を最良に測定するために、センサは、通常では二次元アレーに配置されるであろう。他の応用法は、三次元空間で完全な形状測定を提供するために、センサが三次元的配列で配置されることを必要とするであろう。
【００２３】
測定システムから得られるデータが可撓性電磁放射構造体の形状を制御するために使用される応用法では、システム２００は、複数のアクチュエータもやはり含む可能性がある。例えば、各局所プロセッサが、測定システムのデータに基づいて１つまたは複数のアクチュエータを制御する可能性がある。それらのアクチュエータは各々、構造体の１つの部分の形状を調節するように構成され、一体に組み合わされると、システム全体にわたる効果的な形状制御を提供することが可能である。そのようなシステムは、Ｄ．Ｇｏｒｉｎｅｖｓｋｙらによって２００３年３月２８日に出願され、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．に譲渡される「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」という表題の係属特許出願番号 にさらに詳細に述べられている。
【００２４】
測定システム２００は、可撓性電磁放射構造体の形状を測定する性能を提供する。この応用法の目的のために、可撓性電磁放射構造体は、複数の「セル」を含むものとして述べられ、各々のセルが、電磁放射構造体の一部として規定されるであろう。可撓性電磁放射構造体を複数のセルに分割するステップは、測定システムがどのようにして構造体の形状を測定するかを述べるための概念の枠組みを与える。特に、セルの概念は、形状の変化がどのようにして放射構造体全体にわたって伝播するかを述べるために使用されるであろう。その用語がここで使用されるとき、セルは、可撓性構造体のいずれかの特定の物理的形態に相当してもよく、または相当しなくてもよい。可撓性電磁放射構造体が連続的で区分化されていない材料であるとき、セルは、どのように規定された形状パターン、または、構造体をさらに小さい部分へと分割する方法を含む可能性もある。別の例として、可撓性電磁放射構造体が、多数の区分を含むとき、各々の区分を、セルとして規定することが望ましい可能性があるが、しかしこれは、常にそのケースであるわけではない可能性がある。セルは、多角形、三角形および正方形を含むどのような適切な形状およびサイズも含むことが可能である。セルは、三角形、方形、および多角形の格子を含むどのような適切な規則的配列でパターン化されることも可能である。
【００２５】
さらに、上述したように、各々の局所プロセッサは、放射構造体の或る区画内の１つまたは複数のセルから測定データを受け取る。各々のプロセッサによってサービスされるセルが、１つまたは複数のセンサ測定値を有する可能性があることに留意することが大切である。
【００２６】
ここで図３を参照すると、例の可撓性電磁放射構造体の一部分３００が、例示されている。部分３００は、複数のセル３０２を含む。図３の例では、セルは、構造体の六角形部分を含む。やはり、これらのセルは、構造体のどのような物理的形態に相当してもよく、あるいは相当しなくてもよい。図３に明示されていないものは、各々のセルのための局所プロセッサおよび局所センサ（普通は各々のセルの中もしくは隣りに配置される）、並びに各セルの間の接続バスである。
【００２７】
この例では、各々のセルが、１つの局所プロセッサと１つの局所センサを含むことがやはり想定されるであろうが、しかしやはりこれは考え得る構成の１つの例である。
アレー内のセルの各々は、近隣のセルに結合させられる。例として、セル３０８と近隣のセルの各々の間の通信経路が、図３に例示されている。セル間の接続は、各セルの局所プロセッサと近隣セルの局所プロセッサの間の通信を容易にする。これは、局所プロセッサが近隣のセルから得られるセンサデータおよび制御データを使用することを可能にする。部分３００のエッジのセルは、バス３０４へと接続される。バス３０４は、バス３０４に到達するまでセルからセルへとデータを渡すことによって、エッジのセルの各々にある局所プロセッサが、中央プロセッサと通信することを可能にする。例として、構造体の内部の局所プロセッサからバス３０４へ、および最終的に中央プロセッサへと、あるいはその逆でデータを渡すためにどのようにセルの紐が使用され得るかを具体的に示してセルの縦列３０６が示されている。これは、局所プロセッサが、中央プロセッサから、中央センサから得られるデータを含むデータを受け取ることを可能にするが、しかしこのデータは、局所および近隣のデータよりも低い速度で供給および使用される。たとえ複数セルのうちの一部しか実際にバス３０４に直接接続されていなくても、局所プロセッサは、やはり中央プロセッサと通信することが可能である。
【００２８】
測定システムの分散型の性質は、改善された誤り許容差、および個々のセル内の故障を補償する性能を提供する。ここで図４を参照すると、いくつかの故障セル５０２を示して可撓性電磁放射構造体の部分３００が、例示されている。これらのセルは、局所プロセッサに伴なう問題、またはセル間の接続の問題を含む様々な理由で障害を有する可能性がある。セル内に故障が生じると、それは、必然的に、システムが付随のセルを測定する性能に影響を及ぼす。しかしながら、その故障の影響を最小限にするために、セルと近隣の間の多数の接続が、使用されることが可能である。特に、近隣セル間の様々な接続を利用することによって、残りの良品のセル全部と中央プロセッサの間の通信経路は、維持されることが可能である。図４は、故障セル５０２をバイパスして残りのセルに通信を提供する変更された通信経路の３つの例を例示している。セル５０２の故障が、そのセルから由来するセンサデータと制御データを近隣のセルが入手する性能に影響を与える可能性があることもやはり気付かれるはずである。したがって、可能な量で効果的な測定を維持するために、故障セルから由来するセンサデータと制御データの損失を補償するように、局所プロセッサを構成することが望ましい。
【００２９】
上述したように、本測定システムは、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように各々構成される複数の局所センサと、可撓性電磁放射構造体の全体的形状を判定するように構成される中央センサを有する。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、リアルタイムで変化する、特に旋回または他の外乱によって引き起こされる弾性振動時の可撓性電磁放射構造体の形状を判定する。
【００３０】
上述したように、中央は、多様な方法のうちのいずれかを使用して電磁放射構造体の全体的形状を測定する。その後、中央センサのデータは、適切な対応するセルと中央センサのデータの関連付けにマップ化される。その後、各々の個別セルに対応するその部分は、セルのネットワークを通じて局所プロセッサへと送られることが可能である。中央センサのデータをマップ化し、ネットワークを通じてそれを局所センサへと送るために必要となる時間が理由で、通常では、マップ化された中央センサのデータは、局所センサのデータよりもはるかに低速で局所プロセッサで受け取られる。例えば、マップ化された中央データは、毎秒１回しか局所プロセッサで受け取られない可能性があり、その一方で対照的に、局所および近隣のセンサのデータは、毎秒多数回局所プロセッサに供給されることが可能である。
【００３１】
低速で更新されるけれども、マップ化された中央センサのデータは、局所および近隣のセンサから容易に入手することが不可能な情報を提供することが可能である。例えば、それは、構造体の全体的形状の測定値を提供することが可能である。付け加えると、いくつかの環境下で中央センサは、構造体の形状のさらに正確な測定値を提供することが可能である。したがって、中央センサは、熱的ドリフトによって引き起こされる形状歪みを明らかにするため、および初期の配備時に生じる誤差を判定するために、使用されることが可能である。
【００３２】
１つの例では、中央センサのデータは、局所センサのオフセットを較正するために使用される。したがって、中央センサのデータは、中央センサの局所センサのすべてが適切なベースラインから測定を行なっていることを確実化するために、使用される。各局所センサのオフセットを定期的に更新するために中央センサのデータを使用するステップは、温度変化のような動作環境の変化によって引き起こされるオフセットのドリフトを補償する性能を提供する。
【００３３】
好ましい測定システムは、中央センサによって提供される精度と全体的測定を、局所センサのアレーによって提供される高分解能で高速の測定と組み合わせる。ここで図５を参照すると、これら異なる供給源から得られるデータを組み合わせ、形状誤差の推定を生じるための例の処理法を示す概略図７００が、例示されている。この操作は、分散測定システム内の各々の局所プロセッサによって実行されるであろう。この例では、各々の局所プロセッサは、中央センサからマップ化された中央センサのデータを受け取り、局所センサのデータを対応するセル内のセンサから受け取る。付け加えると、局所センサのデータもまた、近隣のセルから提供される。データの組合せは、システムの制御のニーズを最も正確に判定するための異なる情報供給源の使用を可能にする。
【００３４】
この例では、中央センサのデータは、局所センサのオフセットを較正するために使用される。したがって、中央センサのデータは、局所センサのすべてが適切なベースラインから測定していることを確実化するために使用される。各局所センサのオフセットを定期的に更新するために中央センサのデータを使用するステップは、動作環境の変化によって引き起こされるオフセットのドリフトを補償する性能を提供する。
【００３５】
処理工程７００で、局所プロセッサは、局所センサおよび近隣のセルの局所センサからセンサデータを受け取る。局所および近隣のセルから得られるデータは、いずれかの適切な組合せ手順を使用して組み合わされる。例えば、局所および近隣のセンサのデータは、局所センサおよび近接した近隣センサにさらに重みを与え、その後さらに遠隔のセンサに与える重み付けされた一次結合技術を使用して、組み合わされることが可能である。代替実施形態では、近隣のセルから由来するデータは、無視され、局所センサから由来するデータのみに対して、処理が適用される。
【００３６】
局所および近隣のセンサのデータの組合せは、一時的なデータの記憶を提供する移動メモリウィンドウへと送られる。特に、移動メモリウィンドウは、前の１０秒間といった設定された前の時間的期間から得られる局所および近隣の検知データを記憶する。マップ化された中央センサのデータが同じ時間的期間から得られる局所データと組み合わされることを可能にするために、データは記憶される。やはり、マップ化された中央センサのデータは、局所プロセッサに到達するようにネットワークを通じて送られるので、それが局所プロセッサに到達するまでに、ある程度の遅延がある。マップ化された中央のデータが同じ時間から得られる局所のデータと組み合わされ、比較されることを可能にするために、移動ウィンドウメモリは、前の時間的期間の局所データを記憶する。必要であれば、移動ウィンドウメモリは、局所データを再サンプリング用のブロック素子へと送る。
【００３７】
再サンプリング用のブロックは、ソフトウェア、ハードウェアおよび／またはファームウェアとして導入される可能性がある。マップ化された中央センサのデータとの比較を容易にするために、再サンプリング用のブロックは、移動ウィンドウメモリからデータを再サンプリングする。この再サンプリングは、正しい時間の組合せを提供するように、データを挿入する能力を有することが可能である。例えば、もしも局所センサのデータが８秒前と１０秒前から入手可能であるが中央センサのデータが９秒前のみから入手可能である場合、再サンプリング素子は、古い値を１０もしくは８秒に挿入してデータを作り出すことが可能であり、それが９秒前の中央センサのデータに対して比較され、組み合わされる。したがって、再サンプリングは、同じ時間例から由来する局所および中央センサのデータの組合せを容易にするために、使用されることが可能である。他の方法では、形状の変化は、正確に比較されることが不可能であろうからこれは望ましい。
【００３８】
その後、再サンプリングされた局所データは、同じ時間的期間から由来するマップ化された中央センサのデータから差し引かれる。その差し引かれたデータは、オフセット推定素子へと送られる。オフセット推定素子は、局所センサのデータと中央センサのデータの間の差異を推定する。オフセット推定は、局所センサのオフセットを調節するために使用される。各局所センサのオフセットを定期的に更新するために中央センサのデータを使用するステップは、動作環境の変化によって引き起こされるオフセットのドリフトを補償する性能を提供する。
【００３９】
オフセット推定に使用される可能性のある適切なメカニズムの１つは、カルマン（Ｋａｌｍａｎ）フィルタである。カルマンフィルタは、同じ系を記述する異なる供給源から得られる異なるタイプのデータを最適の方式で組み合わせ、または融合させるために使用されることが可能な処理ツールである。したがって、カルマンフィルタは、中央センサから得られるセンサデータに基づいて局所センサのオフセットを補償するために使用されることが可能である。
【００４０】
上述したように、オフセットの推定は、局所センサのオフセットが中央センサによって決定されるベースラインとどのように比較されるかを決定する。このオフセットの推定から、動作環境の変化について補償するように調節されるために必要な局所センサのデータ測定がどの程度多いかが、バイアス補償素子によって判定されることが可能である。このバイアス補償の値はその後、補償された形状誤差の推定を提供するために、局所および近隣のセンサのデータに加算される。
【００４１】
図７に例示された補償システムをすべてのセルのすべての局所センサに定期的に適用することによって、各局所センサのオフセットは、適切なベースラインに設定されることが可能である。その結果、局所センサシステムの精度と信頼性が改善され、局所センサのデータのドリフトは、低減されるかまたは除去される。アクチュエータの設定点を決定するために、局所センサのデータが、形状誤差の推定値として使用されるとき、オフセットの較正は、アクチュエータの設定点が共通のベースラインから決定されることを確実化する。もちろん、これは、正確な形状データを提供するために、局所センサのデータと中央センサのデータがどのように組み合わされ得るかということの単なる一例に過ぎない。
【００４２】
したがって、本発明は、可撓性電磁放射構造体の形状の測定システムまたは測定法を提供する。本測定システムは、複数の局所センサ、中央センサおよび測定プロセッサを含む。複数の局所センサは、可撓性電磁放射構造体の一部分の位置を感知するように各々構成される。中央センサは、可撓性電磁放射構造体の全体的形状を判定するように構成される。測定プロセッサは、局所センサから入るセンサデータと中央センサから入るセンサデータを組み合わせることで、可撓性電磁放射構造体の形状の正確な測定を提供する性能を供給する。
【００４３】
前述の説明から、電磁放射構造体、および電磁放射構造体の可撓性材料の表面形態を測定するための方法と装置が、本発明に従って提供され、当業者にとって明らかであろう有意の利点をそれらが提示することは理解されるはずである。さらに、前述の詳細な説明では、好ましい例の実施形態が提示されてきたが、膨大な数の変形例が実施例に存在し、限定はされないがそれらが、ＭＥＭＳマイクロミラーの２−Ｄアレーといった別々の剛性区分で形成された電磁放射構造体を含むことは理解されるはずである。最後に、これらの実施形態が、好ましい例の実施形態に過ぎず、本発明の範囲、応用性、あるいは構成をどのような方式でも限定するように意図されないことは理解されるはずである。そうではなく、前述の詳細な説明は、本発明の好ましい例の実施形態を実施するために、当業者に便利なロードマップを提供する。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変形が、図面のこの詳細な説明に述べられた素子の機能および配列に為され得ることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】可撓性電磁放射構造体のための測定システムの概略図である。
【図２】可撓性電磁放射構造体測定システムのブロック図である。
【図３】可撓性電磁放射構造体の一部分の概略図である。
【図４】可撓性電磁放射構造体の一部分の概略図である。
【図５】局所測定プロセッサの実施を示すブロック図である。
【図１】
2005521870.tif 000003
【図２】
2005521870.tif 000004
【図３】
2005521870.tif 000005
【図４】
2005521870.tif 000006
【図５】
2005521870.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月17日(2004.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の電磁放射構造体（３００）の形状を測定するための測定システム（１００）であって、
ａ）複数の局所センサであって、複数の局所センサの各々は、可撓性電磁放射構造体（３００）の一部分の位置を測定し、かつ位置の表現である局所センサデータを提供する、複数の局所センサと、
ｂ）可撓性電磁放射構造体（３００）の全体形状の少なくとも一部を測定する中央センサであって、全体形状の少なくとも一部の表現である中央センサデータを提供する中央センサと、
ｃ）複数の局所センサから入る局所センサデータと中央センサから入る中央センサデータを組み合わせて、可撓性電磁放射構造体（３００）の形状を判定する測定プロセッサと、
を備える測定システム（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の測定システム（１００）であって、測定プロセッサは、中央センサのデータに基づいて複数の局所センサのうちの少なくとも１つのオフセットを決定するために中央センサのデータを利用することによって、複数の局所センサから入る局所センサデータと中央センサデータを組み合わせる、測定システム。
【請求項３】
請求項１に記載の測定システム（１００）であって、測定プロセッサは、複数の局所プロセッサを有し、複数の局所プロセッサの各々は、複数の局所センサのうちの少なくとも１つから局所センサデータを受け取る、測定システム。
【国際調査報告】
2005521870.tif 000008
2005521870.tif 000009
2005521870.tif 000010