JP2013181966A - Dummy measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダミー計測装置に係り、特に、人体を模したダミー人形に作用する諸量を計測するためのダミー計測装置に関する。 The present invention relates to a dummy measuring apparatus, and more particularly to a dummy measuring apparatus for measuring various quantities acting on a dummy doll that imitates a human body.
従来、車両の乗員または歩行者に対する保護性能の評価を行うためのダミー人形に適用されるダミー計測装置として、ダミーの胸椎部あるいはその近傍に一端を固定すると共に、胸椎部に固定されたダミー肋骨部材の内周に沿って配設された複数本の弾性薄板部材より成り、障害物がダミーの胸部に衝突した時の弾性薄板部材の曲げひずみを検出するための複数のゲージが長手方向に間隔をおいて配設されたバンドと、バンドに配設されたゲージによって検出されたバンドの各部位の曲げひずみに基づき、バンドの各部位の曲げひずみの時間的推移である曲げひずみの時刻歴を計測する計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a dummy measuring device applied to a dummy doll for evaluating the protection performance for vehicle occupants or pedestrians, a dummy rib fixed to the thoracic vertebrae with one end fixed to or near the thoracic vertebrae of the dummy A plurality of elastic thin plate members arranged along the inner circumference of the member, and a plurality of gauges for detecting bending strain of the elastic thin plate member when an obstacle collides with the dummy chest is spaced in the longitudinal direction. Based on the bending strain of each part of the band detected based on the band disposed at the position and the gauge disposed on the band, the time history of the bending strain, which is the time transition of the bending strain of each part of the band, is obtained. A measuring device for measuring has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１の計測装置のように、センサ（ゲージ）で検出されたセンサ値（曲げひずみ）を用いて、ダミー人形各部の変形形状を高精度に計測しようとすると、センサの配設間隔を狭くし、配設するセンサ数を増加させる必要がある。 As in the measurement apparatus of Patent Document 1, using a sensor value (bending strain) detected by a sensor (gauge), if the deformation shape of each part of the dummy doll is to be measured with high accuracy, the sensor interval is narrowed. However, it is necessary to increase the number of sensors to be arranged.
しかしながら、センサ数の増加は、信号処理量の増加につながり、処理時間が長くなる、という問題がある。また、センサを配設できる領域は限られているため、配設できるセンサ数には限界がある。すなわち、得られる計測精度にも限界が生じる、という問題がある。 However, the increase in the number of sensors leads to an increase in the amount of signal processing, and there is a problem that the processing time becomes long. Moreover, since the area | region which can arrange | position a sensor is limited, there exists a limit in the number of sensors which can be arrange | positioned. In other words, there is a problem that the obtained measurement accuracy is limited.
本発明は、上記問題を解決するために成されたもので、配設するセンサ数を増加させることなく、ダミー人形の変形形状の計測精度を向上させることができるダミー計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and provides a dummy measuring device capable of improving the measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll without increasing the number of sensors to be arranged. Objective.
上記目的を達成するために、第１の発明のダミー計測装置は、人体を模したダミー人形の変形を計測するために、該ダミー人形の形成面に配設され、配設された第１位置に作用する物理量を検出する複数のセンサと、前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記複数のセンサの各々で検出された物理量に基づいて、前記第１位置の各々の変位量及び回転角度を計測する第１計測手段と、前記第１計測手段により計測された前記第１位置の変位量及び回転角度に基づいて、隣接して配設されたセンサ間を結ぶ前記ダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々の変位量及び回転角度を計測する第２計測手段と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a dummy measuring device according to a first aspect of the present invention is arranged on a formation surface of a dummy doll to measure deformation of the dummy doll imitating a human body, and is provided at a first position. A plurality of sensors for detecting a physical quantity acting on the dummy doll, and a displacement and a rotation angle of each of the first positions based on the physical quantities detected by each of the plurality of sensors when the dummy doll is deformed. On the formation surface of the dummy doll that connects between adjacent sensors based on the first measurement means that measures the displacement amount and the rotation angle of the first position measured by the first measurement means. And a second measuring means for measuring a displacement amount and a rotation angle of each of the second positions on the line segment along the line segment.
第１の発明のダミー計測装置によれば、人体を模したダミー人形の変形を計測するために、配設された第１位置に作用する物理量を検出する複数のセンサが、ダミー人形の形成面に配設されている。ダミー人形の形成面とは、ダミー人形全体の表面に限らず、ダミー人形を構成する各部の形成面を含む。例えば、人体の内臓を模した内臓モデルをダミー人形内部に収容するような場合には、この内臓モデルの表面もダミー人形の形成面に含まれる。第１計測手段は、ダミー人形に変形が生じた際に、複数のセンサの各々で検出された物理量に基づいて、第１位置の各々の変位量及び回転角度を計測する。そして、第２計測手段は、第１計測手段により計測された第１位置の変位量及び回転角度に基づいて、隣接して配設されたセンサ間を結ぶダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々の変位量及び回転角度を計測する。 According to the dummy measuring device of the first invention, in order to measure the deformation of the dummy doll imitating a human body, the plurality of sensors for detecting the physical quantity acting on the first position arranged are the formation surface of the dummy doll. It is arranged. The formation surface of the dummy doll is not limited to the entire surface of the dummy doll, but includes the formation surfaces of the respective parts constituting the dummy doll. For example, when an internal organ model imitating the internal organs of a human body is accommodated in the dummy doll, the surface of the internal organ model is also included in the formation surface of the dummy doll. The first measuring means measures the displacement amount and the rotation angle of each of the first positions based on the physical quantities detected by each of the plurality of sensors when the dummy doll is deformed. Then, the second measuring means is a line segment along the formation surface of the dummy doll connecting the sensors arranged adjacent to each other based on the displacement amount and the rotation angle of the first position measured by the first measuring means. The displacement amount and the rotation angle of each of the upper second positions are measured.
このように、隣接して配設されたセンサ間を結ぶダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々の変位量及び回転角度を、センサが配設された第１位置について計測された変位量及び回転角度を用いて計測することにより、配設するセンサ数を増加させることなく、ダミー人形の変形形状の計測精度を向上させることができる。 As described above, the displacement amount and the rotation angle of the second position on the line segment along the formation surface of the dummy doll connecting the sensors arranged adjacent to each other are determined with respect to the first position where the sensor is arranged. By measuring using the measured displacement amount and rotation angle, the measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll can be improved without increasing the number of sensors to be arranged.
また、前記第２計測手段は、前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記ダミー人形の形成面に沿ったセンサ間の距離が変化しない場合には、前記線分の端点に対応する２つのセンサの各々の変形前の第１位置を、前記第１計測手段で計測された変位量分変位させた変形後の第１位置を中心とし、前記２つのセンサの各々の変形前の第１位置と変形前の第２位置とを結ぶ線分の各々を、前記第１計測手段で計測された回転角度分回転させたときの交点を変形後の第２位置とし、該第２位置の変位量を計測すると共に、前記第１計測手段で計測された前記２つのセンサの第１位置の回転角度の各々を補間して、変形後の第２位置の回転角度を計測することができる。 In addition, when the distance between the sensors along the formation surface of the dummy doll does not change when the dummy doll is deformed, the second measurement unit may change the two dolls corresponding to the end points of the line segment. A first position before deformation of each of the two sensors, with the first position before deformation of each of the sensors centered on the first position after deformation obtained by displacing the first position by the displacement measured by the first measurement means. And the second position before the deformation is rotated by the rotation angle measured by the first measuring means as the second position after the deformation, and the displacement amount of the second position And the rotation angle of the second position after deformation can be measured by interpolating each rotation angle of the first position of the two sensors measured by the first measuring means.
また、前記物理量は、前記センサの各々に作用する加速度の大きさを含み、前記第２計測装置は、前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記ダミー人形の形成面に沿ったセンサ間の距離が変化する場合には、前記２つのセンサの各々の変形前の第１位置と変形前の第２位置とを結ぶ線分の各々の変形後の長さを、前記２つのセンサの各々から出力される加速度の大きさ、及び前記ダミー人形の剛性に基づいて求めることができる。これにより、ダミー人形に変形が生じた際に、ダミー人形の形成面に沿ったセンサ間の距離が変化する場合にも本発明を適用することができる。 The physical quantity includes a magnitude of acceleration acting on each of the sensors, and the second measuring device is configured such that, when the dummy doll is deformed, the sensor between the sensors along the formation surface of the dummy doll. When the distance changes, the length after deformation of each line segment connecting the first position before deformation of each of the two sensors and the second position before deformation is determined from each of the two sensors. It can be determined based on the magnitude of the output acceleration and the rigidity of the dummy doll. Thus, the present invention can be applied to a case where the distance between sensors along the formation surface of the dummy doll changes when the dummy doll is deformed.
また、第１の発明のダミー計測装置は、複数の前記第２位置の各々を、前記第２計測手段により計測された変位量の各々分変位させた複数の位置に基づいて推定される第１位置と、実際の第１位置とを比較して、前記第２計測手段による計測精度を検証する検証手段を含んで構成することができる。これにより、ダミー人形の変形形状の計測精度をより向上させることができる。 The dummy measuring device according to the first aspect of the present invention is based on a plurality of positions estimated by displacing each of the plurality of second positions by the amount of displacement measured by the second measuring means. A verification unit that compares the position with the actual first position and verifies the measurement accuracy of the second measurement unit can be included. Thereby, the measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll can be further improved.
また、第２の発明のダミー計測装置は、人体を模したダミー人形の変形を計測するために、該ダミー人形の形成面に配設され、配設された第１位置に作用する加速度を検出する複数のセンサと、前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記複数のセンサの各々で検出された加速度に基づいて、前記第１位置の各々に作用した加速度を計測する第１計測手段と、前記第１計測手段により計測された前記第１位置に作用した加速度に基づいて、隣接して配設されたセンサ間を結ぶ前記ダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々に作用した加速度を計測する第２計測手段と、を含んで構成されている。 In addition, the dummy measuring apparatus according to the second aspect of the invention detects an acceleration acting on the first position arranged on the formation surface of the dummy doll in order to measure the deformation of the dummy doll imitating a human body. A plurality of sensors, and a first measuring means for measuring an acceleration acting on each of the first positions based on an acceleration detected by each of the plurality of sensors when the dummy doll is deformed; Based on the acceleration acting on the first position measured by the first measuring means, the second position on the line segment along the formation surface of the dummy doll connecting the sensors arranged adjacent to each other And a second measuring means for measuring the acceleration acting on each.
以上説明したように、本発明のダミー計測装置によれば、隣接して配設されたセンサ間を結ぶダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々の状態量を、センサが配設された第１位置について計測された状態量を用いて計測することにより、配設するセンサ数を増加させることなく、ダミー人形の変形形状の計測精度を向上させることができる、という効果が得られる。 As described above, according to the dummy measuring apparatus of the present invention, the state quantities of the second positions on the line segment along the formation surface of the dummy doll that connects the sensors arranged adjacent to each other can be obtained from the sensor. The measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll can be improved without increasing the number of sensors to be measured by using the state quantity measured for the first position where the dummy doll is arranged. Is obtained.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に示すように、第１の実施の形態のダミー計測装置１０は、人体構造を模して構成されたダミー人形１２に設けられる。ダミー計測装置１０は、ダミー人形１２の計測部位（図１では腹部）の形成面（表面）に配設される複数のセンサ２０と、各センサ２０で検出されたセンサ値を処理する信号処理部２２とを備えている。以下では、計測部位を腹部とする場合について説明するが、計測部位はこれに限定されるものではない。 As shown in FIG. 1, the dummy measuring apparatus 10 of 1st Embodiment is provided in the dummy doll 12 comprised imitating a human body structure. The dummy measuring device 10 includes a plurality of sensors 20 disposed on a formation surface (front surface) of a measurement portion (abdomen in FIG. 1) of the dummy doll 12, and a signal processing unit that processes sensor values detected by the sensors 20. 22. Below, although the case where a measurement region | part is made into an abdominal part is demonstrated, a measurement region | part is not limited to this.
図２に、図１におけるダミー人形１２の腹部部分を抜き出した腹部モデル１４を示す。センサ２０は、図２に示すように、腹部モデル１４の形成面に規定された位置、例えば格子状の各格子点に配設される。なお、本実施の形態では、後述するように、仮想センサを設定して計測を行うため、全ての格子点にセンサ２０を配設する必要はない。 FIG. 2 shows an abdomen model 14 obtained by extracting the abdomen portion of the dummy doll 12 in FIG. As shown in FIG. 2, the sensor 20 is disposed at a position defined on the formation surface of the abdomen model 14, for example, each lattice point in a lattice shape. In the present embodiment, as will be described later, since a virtual sensor is set and measurement is performed, it is not necessary to arrange the sensors 20 at all lattice points.
センサ２０は、ダミー人形１２の計測部位に衝突等の力が作用した際に、センサ２０が配設された位置の変位量及び回転角度を計測可能な物理量を検出するものであればよく、例えば、加速度センサや回転角センサなどを用いることができる。センサ２０で検出されたセンサ値に基づいて計測される変位量及び回転角度は、図２に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる基準ローカル座標における各軸方向への変位量Δｘ、Δｙ、及びΔｚと、各軸周りの回転角度θ、α、及びγである。 The sensor 20 only needs to detect a physical quantity capable of measuring a displacement amount and a rotation angle at a position where the sensor 20 is disposed when a force such as a collision is applied to a measurement site of the dummy doll 12. An acceleration sensor, a rotation angle sensor, or the like can be used. As shown in FIG. 2, the displacement amount and the rotation angle measured based on the sensor value detected by the sensor 20 are the displacement amounts in the respective axis directions in the reference local coordinates including the X axis, the Y axis, and the Z axis. Δx, Δy, and Δz, and rotation angles θ, α, and γ around each axis.
各センサ２０のセンサ値から、上記のような各格子点での変位量及び回転角度が計測されるため、図３に示すように、測定部位の形状の変化を計測することができる。なお、図３は、図２における水平面（Ａ）における断面を概略的に示した図である。 Since the displacement amount and the rotation angle at each lattice point as described above are measured from the sensor value of each sensor 20, a change in the shape of the measurement site can be measured as shown in FIG. In addition, FIG. 3 is the figure which showed schematically the cross section in the horizontal surface (A) in FIG.
また、センサ２０は、図４に示すように、基盤部２０ａ上に配置され、センサ２０表面をシリコン膜２０ｂで被覆されている。これらの複数のセンサ２０は、信号処理部２２と接続されている。信号処理部２２は、センサ２０の各々で検出されたセンサ値を伝送するための信号線２４、各センサ２０を制御する制御部２６、及び複数のセンサ２０全体に電力を給電するための給電部２８を含んで構成されている。なお、図４においては、信号線２４によって、センサ値の伝送を行う例を示しているが、無線伝送を行うための無線伝送装置を配設し、センサ２０の各々で検出されたセンサ値を無線伝送することも可能である。 As shown in FIG. 4, the sensor 20 is disposed on the base portion 20a, and the surface of the sensor 20 is covered with a silicon film 20b. The plurality of sensors 20 are connected to the signal processing unit 22. The signal processing unit 22 includes a signal line 24 for transmitting sensor values detected by each of the sensors 20, a control unit 26 for controlling each sensor 20, and a power supply unit for supplying power to the plurality of sensors 20 as a whole. 28 is comprised. 4 shows an example in which the sensor value is transmitted by the signal line 24. However, a wireless transmission device for performing wireless transmission is provided, and the sensor value detected by each of the sensors 20 is shown. Wireless transmission is also possible.
制御部２６は、ＣＰＵ、後述する計測処理ルーチンを実行するためのプログラムが記憶されたＲＯＭ、一時記憶領域としてのＲＡＭ、検出されたセンサ値を記憶するためのメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成することができ、計測結果を、例えばアンテナ等を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置３０へ出力する通信部としての機能も有する。通信部は、電波や光を用いて無線通信を行うものである。給電部２８は、外部の電力供給源３２から電力を充電するための充電ケーブルを接続するための給電口２８ａが設けられている。 The control unit 26 is composed of a microcomputer including a CPU, a ROM storing a program for executing a measurement processing routine described later, a RAM as a temporary storage area, a memory for storing detected sensor values, and the like. It also has a function as a communication unit that outputs a measurement result to an external device 30 such as a personal computer via an antenna or the like. The communication unit performs wireless communication using radio waves and light. The power supply unit 28 is provided with a power supply port 28 a for connecting a charging cable for charging power from an external power supply source 32.
ここで、本実施の形態におけるセンサ２０の配設状態を、図５を参照して、より詳細に説明する。図５では、腹部モデル１４の形成面に規定された格子を一点破線で示し、所定の格子点に配設されたセンサ２０を実線の○印（Ｓ１〜Ｓ４）で示している。また、各センサ２０が配設されていない格子点に仮想センサを設定する。図中、仮想センサは点線の○印（Ｓ５〜Ｓ１１）で示している。以下、仮想センサと区別するために、センサ２０を「実センサ」ともいう。仮想センサＳ５は実センサＳ１とＳ２間の線分上の格子点、仮想センサＳ６は実センサＳ１とＳ３間の線分上の格子点、仮想センサＳ７は実センサＳ２とＳ４間の線分上の格子点、仮想センサＳ８は実センサＳ３とＳ４間の線分上の格子点、仮想センサＳ９は仮想センサＳ５とＳ８間の線分上の格子点に配設されたセンサとして仮想される。 Here, the arrangement state of the sensor 20 in the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 5, the grid defined on the formation surface of the abdomen model 14 is indicated by a one-dot broken line, and the sensors 20 arranged at predetermined grid points are indicated by solid circles (S1 to S4). Also, virtual sensors are set at grid points where the sensors 20 are not arranged. In the figure, the virtual sensor is indicated by a dotted circle (S5 to S11). Hereinafter, in order to distinguish from a virtual sensor, the sensor 20 is also referred to as an “actual sensor”. The virtual sensor S5 is a grid point on the line segment between the real sensors S1 and S2, the virtual sensor S6 is a grid point on the line segment between the real sensors S1 and S3, and the virtual sensor S7 is on the line segment between the real sensors S2 and S4. A virtual sensor S8 is assumed to be a grid point on the line segment between the real sensors S3 and S4, and a virtual sensor S9 is virtually assumed as a sensor disposed at the grid point on the line segment between the virtual sensors S5 and S8.
仮想センサは、実センサで計測された格子点の変位量及び回転角度に基づいて、仮想センサが設定された格子点の変位量及び回転角度を計測するためのものである。 The virtual sensor is for measuring the displacement amount and rotation angle of the lattice point set by the virtual sensor based on the displacement amount and rotation angle of the lattice point measured by the real sensor.
まず、仮想センサが設定された格子点の変位量の計測は、腹部モデル１４に変形が生じた際に、腹部モデル１４の形成面に沿った実センサ間の距離が変化しない場合には、仮想センサが配設された線分の端点に対応する２つの実センサの各々の変形後の位置を中心とし、実センサと仮想センサ間の線分の各々を、実センサの回転角度分回転させたときの交点を、変形後の仮想センサの位置として求めることにより計測する。 First, the measurement of the displacement amount of the grid point where the virtual sensor is set is performed when the distance between the real sensors along the formation surface of the abdomen model 14 does not change when the abdomen model 14 is deformed. Each line segment between the real sensor and the virtual sensor is rotated by the rotation angle of the real sensor, with the position after deformation of each of the two real sensors corresponding to the end points of the line segment where the sensor is disposed as the center. The time point of intersection is measured as the position of the deformed virtual sensor.
より具体的に、図５における実センサＳ１とＳ２間の線分上に設定された仮想センサＳ５を例に説明する。図５に示すように、腹部モデル１４の形成面に規定された格子の格子間隔がＬ１の場合、実センサＳ１と仮想センサＳ５との距離、及び実センサＳ２と仮想センサＳ５との距離は共にＬ１となる。また、図６に示すように、実センサＳ１及びＳ２のローカル座標が設定されており、実センサＳ１とＳ２間の線分は、各実センサのローカル座標のＹ軸と一致している。 More specifically, the virtual sensor S5 set on the line segment between the real sensors S1 and S2 in FIG. 5 will be described as an example. As shown in FIG. 5, when the lattice spacing of the lattice defined on the formation surface of the abdominal model 14 is L1, the distance between the real sensor S1 and the virtual sensor S5 and the distance between the real sensor S2 and the virtual sensor S5 are both L1. Further, as shown in FIG. 6, the local coordinates of the actual sensors S1 and S2 are set, and the line segment between the actual sensors S1 and S2 coincides with the Y axis of the local coordinates of each actual sensor.
時刻Ｔにおいて、実センサＳ１の変位量及び回転角度が、Δｘ＝Δｙ＝Δｚ＝θ＝γ＝０、α＝α１、実センサＳ２の変位量及び回転角度が、Δｘ＝Δｚ＝θ＝γ＝０、Δｙ＝−ΔＬ、α＝α２と計測されたとする。実センサＳ２の変形後の位置は、変形前の位置からＹ軸に沿って−ΔＬ変位した位置Ｓ２’となる。変形後の仮想センサＳ５の位置は、変形後の実センサＳ１及びＳ２の位置の各々を中心とした半径Ｌ１の２つ球の交点として求めることができる。この場合、２つの球の交点は複数存在するが、変形前の実センサＳ１と仮想センサＳ５間の線分を、変形後の実センサＳ１の位置（ここでは変位なし）を中心に、Ｘ軸周りに回転角度α１回転させる。同様に、変形前の実センサＳ２と仮想センサＳ５間の線分を、変形後の実センサＳ２の位置Ｓ２’を中心に、Ｘ軸周りに回転角度α２回転させる。回転後の各線分の端点と、上記の球の交点とにより、変形後の仮想センサＳ５の位置Ｓ５’を特定することができる。そして、仮想センサＳ５の変形前の位置と、変形後の位置Ｓ５’との差から、仮想センサＳ５の変位量を計測することができる。 At time T, the displacement and rotation angle of the actual sensor S1 are Δx = Δy = Δz = θ = γ = 0, α = α1, and the displacement and rotation angle of the actual sensor S2 are Δx = Δz = θ = γ =. Assume that 0, Δy = −ΔL, and α = α2 are measured. The position of the actual sensor S2 after the deformation is a position S2 'displaced by -ΔL along the Y axis from the position before the deformation. The position of the deformed virtual sensor S5 can be obtained as an intersection of two spheres having a radius L1 with each of the positions of the deformed real sensors S1 and S2 as the center. In this case, there are a plurality of intersections of the two spheres, but the line segment between the real sensor S1 and the virtual sensor S5 before deformation is centered on the position of the real sensor S1 after deformation (here, no displacement). The rotation angle α1 is rotated around. Similarly, the line segment between the real sensor S2 before deformation and the virtual sensor S5 is rotated about the X axis by the rotation angle α2 around the position S2 ′ of the real sensor S2 after deformation. The position S5 'of the virtual sensor S5 after the deformation can be specified by the end point of each line segment after the rotation and the intersection point of the sphere. Then, the displacement amount of the virtual sensor S5 can be measured from the difference between the position before the deformation of the virtual sensor S5 and the position S5 'after the deformation.
次に、仮想センサによる変位量の計測は、仮想センサが設定された線分の端点に対応する２つの実センサの回転角度の各々を、例えばスプライン補間等により補間して計測することができる。例えば、スプライン補間式としては、下記（１）式などを用いることができる。 Next, the displacement amount can be measured by the virtual sensor by interpolating each of the rotation angles of the two actual sensors corresponding to the end points of the line segment where the virtual sensor is set, for example, by spline interpolation or the like. For example, the following equation (1) can be used as the spline interpolation equation.
Si(x)=ai+bi(x-xi)+ci(x-xi)2+di(x-xi)3 （１） S i (x) = a i + b i (xx i ) + c i (xx i ) 2 + d i (xx i ) 3 (1)
ここで、Ｓｉ(ｘ)は求める仮想センサの回転角度の関数、ｘは実センサｘｉとｘｉ＋１間の線分上の位置、ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及びｄｉは実センサで計測された回転角度に基づいて定まる係数である。 Here, S i (x) is a function of the rotation angle of the virtual sensor to be obtained, x is a position on a line segment between the real sensors x i and x i + 1 , a i , b i , c i and d i are real sensors. This coefficient is determined based on the measured rotation angle.
次に、第１の実施の形態のダミー計測装置１０の作用について説明する。 Next, the operation of the dummy measurement apparatus 10 according to the first embodiment will be described.
給電部２８を充電し、ダミー人形１２の計測部位に複数のセンサ２０を配設する。給電部２８から制御部２６へ通電が行われると、図７に示す計測処理ルーチンが、制御部２６によって実行される。ここでは、図５に示すように、実センサの配設及び仮想センサの設定をした場合を例に説明する。 The power feeding unit 28 is charged, and a plurality of sensors 20 are disposed at the measurement site of the dummy doll 12. When power is supplied from the power supply unit 28 to the control unit 26, the measurement processing routine shown in FIG. 7 is executed by the control unit 26. Here, as shown in FIG. 5, a case where an actual sensor is arranged and a virtual sensor is set will be described as an example.
ステップ１００で、実センサの各々で検出されたセンサ値の各々を取得し、実センサが配設された格子点の各々について、初期状態（変形前）からの変位量及び回転角度を計測する。ここでは、実センサＳ１〜Ｓ４が配設された格子点の各々の変位量及び回転角度が計測される。 In step 100, each sensor value detected by each actual sensor is acquired, and the displacement amount and rotation angle from the initial state (before deformation) are measured for each lattice point where the actual sensor is disposed. Here, the displacement amount and the rotation angle of each of the lattice points where the actual sensors S1 to S4 are arranged are measured.
次に、ステップ１０２で、上記ステップ１００の計測結果を用いて、仮想センサが設定された格子点の各々について、初期状態からの変位量及び回転角度を計測する。ここでは、まず、実センサＳ１及びＳ２の計測結果を用いて仮想センサＳ５が設定された格子点の変位量及び回転角度を計測する。次に、実センサＳ１及びＳ３の計測結果を用いて仮想センサＳ６について計測し、実センサＳ２及びＳ４の計測結果を用いて仮想センサＳ７について計測し、実センサＳ３及びＳ４の計測結果を用いて仮想センサＳ８について計測する。そして、仮想センサＳ５とＳ８、またはＳ６とＳ７の計測結果を用いて、仮想センサＳ９についての変位量及び回転角度を計測する。なお、仮想センサの計測順は上記の順番に限定されるものではない。ただし、格子状で隣接するセンサが仮想センサである仮想センサ（図５の例では仮想センサＳ９）は、その仮想センサが設定された線分の両端の仮想センサについての変位量及び回転角度が計測されてから計測する。 Next, in step 102, the displacement amount and the rotation angle from the initial state are measured for each of the lattice points where the virtual sensor is set, using the measurement result of step 100. Here, first, the displacement amount and the rotation angle of the lattice point where the virtual sensor S5 is set are measured using the measurement results of the actual sensors S1 and S2. Next, the virtual sensor S6 is measured using the measurement results of the real sensors S1 and S3, the virtual sensor S7 is measured using the measurement results of the real sensors S2 and S4, and the measurement results of the real sensors S3 and S4 are used. Measurement is performed for the virtual sensor S8. And the displacement amount and rotation angle about virtual sensor S9 are measured using the measurement results of virtual sensors S5 and S8 or S6 and S7. Note that the measurement order of the virtual sensors is not limited to the above order. However, the virtual sensor (virtual sensor S9 in the example of FIG. 5) in which the adjacent sensor is a grid-like sensor measures the displacement amount and the rotation angle of the virtual sensor at both ends of the line segment where the virtual sensor is set. Measure after being done.
次に、ステップ１０４で、上記ステップ１０２で計測された仮想センサの計測結果に基づいて、実センサの位置を推定する。例えば、実センサＳ２の位置を、仮想センサＳ５とＳ１１とを結ぶ線分と、仮想センサＳ７とＳ１０とを結ぶ線分との交点として推定する。 Next, in step 104, the position of the actual sensor is estimated based on the measurement result of the virtual sensor measured in step 102. For example, the position of the actual sensor S2 is estimated as an intersection of a line segment connecting the virtual sensors S5 and S11 and a line segment connecting the virtual sensors S7 and S10.
次に、ステップ１０６で、上記ステップ１００で計測された実センサの変位量から得られる実センサの位置と、上記ステップ１０６で推定された実センサの位置との誤差を算出する。そして、誤差が予め定めた閾値より小さいか否かを判定することにより、仮想センサの計測結果の精度を検証する。誤差が閾値より小さい場合には、ステップ１０８へ移行して、上記ステップ１０４で実センサの位置を推定する際に用いた仮想センサの計測結果を正規の計測結果として採用する。一方、誤差が閾値以上の場合には、ステップ１１０へ移行し、該当する仮想センサが設定された格子点を識別する情報や誤差の大きさ等の誤差情報を出力し、その仮想センサの計測結果は正規の計測結果として採用しない。全ての仮想センサについて計測結果の精度の検証が終了した場合には、ステップ１１２へ移行する。 Next, in step 106, an error between the actual sensor position obtained from the displacement amount of the actual sensor measured in step 100 and the actual sensor position estimated in step 106 is calculated. Then, by determining whether or not the error is smaller than a predetermined threshold, the accuracy of the measurement result of the virtual sensor is verified. If the error is smaller than the threshold value, the process proceeds to step 108, and the measurement result of the virtual sensor used in estimating the position of the actual sensor in step 104 is adopted as the normal measurement result. On the other hand, if the error is greater than or equal to the threshold value, the process proceeds to step 110, where error information such as information identifying the lattice point where the corresponding virtual sensor is set and the magnitude of the error is output, and the measurement result of the virtual sensor Is not adopted as a regular measurement result. When the verification of the accuracy of the measurement results for all the virtual sensors is completed, the process proceeds to step 112.
次に、ステップ１１２では、上記ステップ１００で計測された実センサの計測結果、及び上記ステップ１０８で採用された仮想センサの計測結果に基づいて、ダミー人形１２の計測部位の表面形状を演算し、処理を終了する。 Next, in step 112, the surface shape of the measurement part of the dummy doll 12 is calculated based on the measurement result of the actual sensor measured in step 100 and the measurement result of the virtual sensor employed in step 108, The process ends.
以上説明したように、第１の実施の形態のダミー計測装置１０によれば、実センサ間に仮想センサを設定し、実センサが配設された位置の変位量及び回転角度を用いて、仮想センサが設定された位置の変位量及び回転角度を計測することにより、配設するセンサ数を増加させることなく、ダミー人形の変形形状の計測精度を向上させることができる。例えば、図５において、Ｓ１〜Ｓ９の格子点に着目すると、全ての格子点に実センサを配設する場合には、９個の実センサが必要であるが、本実施の形態によれば、４個の実センサにより、９個の格子点についての計測を行うことができる。 As described above, according to the dummy measurement apparatus 10 of the first embodiment, a virtual sensor is set between actual sensors, and the displacement amount and the rotation angle of the position where the actual sensor is disposed are used to determine the virtual sensor. By measuring the displacement amount and rotation angle of the position where the sensor is set, the measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll can be improved without increasing the number of sensors to be arranged. For example, in FIG. 5, when attention is paid to the grid points S1 to S9, when the real sensors are arranged at all the grid points, nine real sensors are required. With four actual sensors, measurement can be performed for nine lattice points.
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、ダミー人形１２の計測部位に変形が生じても、実センサ間の距離が変化しない場合について説明したが、第２の実施の形態では、ダミー人形１２の計測部位の変形に伴い、実センサ間の距離が変化する場合について説明する。なお、第２の実施の形態のダミー計測装置２１０の構成及び作用は、実センサ間の距離が変化する点を除いて、第１の実施の形態のダミー計測装置１０の構成及び作用と同様であるため、異なる点について説明し、他の部分については説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the case has been described in which the distance between the actual sensors does not change even if the measurement portion of the dummy doll 12 is deformed. In the second embodiment, the measurement portion of the dummy doll 12 is not changed. The case where the distance between actual sensors changes with a deformation | transformation is demonstrated. The configuration and operation of the dummy measurement device 210 of the second embodiment are the same as the configuration and operation of the dummy measurement device 10 of the first embodiment, except that the distance between actual sensors changes. Therefore, different points will be described, and description of other parts will be omitted.
第１の実施の形態では、変形後の実センサの位置を中心とし、格子間距離を半径とする球の交点上から仮想センサの変形後の位置を算出した。しかし、ダミー人形１２の計測部位の変形に伴い、実センサ間の距離が変化するということは、格子間距離が変化するということであり、この変化を考慮して仮想センサの変形後の位置を算出する必要がある。 In the first embodiment, the post-deformation position of the virtual sensor is calculated from the intersection of spheres with the post-deformation real sensor position as the center and the interstitial distance as the radius. However, the change in the distance between the actual sensors accompanying the deformation of the measurement part of the dummy doll 12 means that the distance between the lattices changes, and taking into account this change, the position of the virtual sensor after the deformation is changed. It is necessary to calculate.
図８に示すように、隣接する実センサＳｎ及びＳｎ＋１の各々と、実センサ間の仮想センサＳｎ＋２との間が各々弾性体ｋｎ及びｋｎ＋１で接合されていると想定する。各弾性体の弾性係数は、ダミー人形１２の剛性等により予め定めることができる。実センサＳｎ及びＳｎ＋１の各々に作用する加速度をａｎ及びａｎ＋１とすると、各実センサに作用する力を算出することができ、作用する力の逆数比に応じて実センサ間の距離を分割することで、実センサの各々と仮想センサ間の距離の各々を算出することができる。 As shown in FIG. 8, and each of the actual sensor S n and S n + 1 adjacent to assume between the virtual sensor S n + 2 between the actual sensor are respectively joined by an elastic member k n and k n + 1. The elastic coefficient of each elastic body can be determined in advance by the rigidity of the dummy doll 12 or the like. When the acceleration acting on each of the actual sensor S n and S n + 1 and a n and a n + 1, it is possible to calculate the forces acting on each real sensor, the distance between the actual sensor according to the inverse ratio of the forces acting , Each distance between each real sensor and each virtual sensor can be calculated.
仮想センサの変形後の位置を計測する際には、変形後の実センサの位置を中心とし、上記で算出した実センサの各々と仮想センサ間の距離を半径とする球の交点を求め、後は第１の実施の形態と同様に計測することができる。 When measuring the deformed position of the virtual sensor, the intersection of the spheres with the radius between each of the calculated actual sensors and the virtual sensor as the center is obtained after the position of the deformed actual sensor is the center. Can be measured in the same manner as in the first embodiment.
以上説明したように、第２の実施の形態のダミー計測装置２１０によれば、実センサ間に仮想センサを設定し、実センサが配設された位置の変位量及び回転角度を用い、さらに、実センサと仮想センサ間を弾性体で想定して、仮想センサが設定された位置の変位量及び回転角度を計測することにより、ダミー人形の計測部位の変形に伴い、実センサ間の距離が変化する場合でも、配設するセンサ数を増加させることなく、ダミー人形の変形形状の計測精度を向上させることができる。 As described above, according to the dummy measurement apparatus 210 of the second embodiment, a virtual sensor is set between the real sensors, and the displacement amount and the rotation angle of the position where the real sensor is disposed are used. The distance between the real sensor changes with the deformation of the measurement part of the dummy doll by measuring the displacement and the rotation angle of the position where the virtual sensor is set, assuming an elastic body between the real sensor and the virtual sensor Even in this case, the measurement accuracy of the deformed shape of the dummy doll can be improved without increasing the number of sensors to be arranged.
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、各格子点の変位量及び回転角度を計測するのではなく、各格子点の加速度分布を計測する場合について説明する。なお、第３の実施の形態のダミー計測装置３１０の構成は、第１の実施の形態のダミー計測装置１０の構成と同一であるため、説明を省略する。 Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a case will be described in which the displacement distribution and the rotation angle of each lattice point are not measured, but the acceleration distribution of each lattice point is measured. Note that the configuration of the dummy measurement apparatus 310 according to the third embodiment is the same as the configuration of the dummy measurement apparatus 10 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
第３の実施の形態のダミー計測装置３１０では、ダミー人形１２の計測部位の形成面における所定の格子点に配設された実センサのセンサ値である３軸方向の加速度の各々から、実センサが配設された各格子点における３軸方向の加速度の合成成分である合成加速度を計測する。また、第１の実施の形態と同様に、実センサが配設されていない格子点には、仮想センサを設定する。仮想センサによる合成加速度の計測は、隣接して配設された実センサにより計測された合成加速度を用いて、例えばスプライン補間等により補間して計測することができる。 In the dummy measurement device 310 according to the third embodiment, the actual sensor is obtained from each of the accelerations in the three-axis directions, which are sensor values of the actual sensor arranged at predetermined lattice points on the measurement surface forming surface of the dummy doll 12. The combined acceleration, which is a combined component of the accelerations in the three-axis directions, at each lattice point where is arranged is measured. Similarly to the first embodiment, virtual sensors are set at lattice points where no real sensor is provided. The measurement of the combined acceleration by the virtual sensor can be performed by interpolating, for example, by spline interpolation or the like using the combined acceleration measured by the adjacent real sensor.
各格子点における合成加速度で表される加速度分布を図示すると図９のようになる。変位が大きな格子点では、合成加速度も大きくなる。よって、このような加速度分布からも、ダミー人形１２の計測部位（図９では腹部）に作用した概略の力の大きさなどを推定することが可能である。 The acceleration distribution represented by the combined acceleration at each lattice point is shown in FIG. At a lattice point with a large displacement, the resultant acceleration also increases. Therefore, it is possible to estimate the approximate magnitude of the force acting on the measurement part (abdomen in FIG. 9) of the dummy doll 12 from such an acceleration distribution.
次に、第３の実施の形態のダミー計測装置３１０の作用について説明する。 Next, the operation of the dummy measuring apparatus 310 according to the third embodiment will be described.
給電部２８を充電し、ダミー人形１２の計測部位に複数のセンサ２０を配設する。給電部２８から制御部２６へ通電が行われると、図１０に示す計測処理ルーチンが、制御部２６によって実行される。 The power feeding unit 28 is charged, and a plurality of sensors 20 are disposed at the measurement site of the dummy doll 12. When power is supplied from the power supply unit 28 to the control unit 26, the measurement processing routine shown in FIG. 10 is executed by the control unit 26.
ステップ２００で、実センサの各々で検出されたセンサ値の各々を取得し、実センサが配設された格子点の各々について、合成加速度を計測する。次に、ステップ２０２で、上記ステップ２００の計測結果を用いて、仮想センサが設定された格子点の各々について、合成加速度を計測する。次に、ステップ２０４で、上記ステップ２００で計測された実センサの計測結果と、上記ステップ２０２で計測された仮想センサの計測結果とに基づいて、計測部位について加速度分布を生成して、処理を終了する。 In step 200, each sensor value detected by each actual sensor is acquired, and the resultant acceleration is measured for each lattice point where the actual sensor is disposed. Next, in step 202, using the measurement result in step 200, the resultant acceleration is measured for each of the lattice points where the virtual sensor is set. Next, in step 204, based on the measurement result of the real sensor measured in step 200 and the measurement result of the virtual sensor measured in step 202, an acceleration distribution is generated for the measurement site, and processing is performed. finish.
なお、第１の実施の形態のように、計測された仮想センサの合成加速度を用いて、隣接する実センサの合成加速度を推定し、実際に計測された実センサの合成加速度と比較することで、仮想センサによる計測精度を検証するようにしてもよい。 As in the first embodiment, the synthesized acceleration of the adjacent actual sensor is estimated using the measured synthesized acceleration of the virtual sensor, and compared with the actually measured synthesized acceleration of the actual sensor. The measurement accuracy by the virtual sensor may be verified.
以上説明したように、第３の実施の形態のダミー計測装置３１０によれば、実センサ間に仮想センサを設定し、実センサが配設された位置の合成加速度を用いて、仮想センサが設定された位置の合成加速度を計測することにより、配設するセンサ数を増加させることなく、計測部位についての加速度分布を生成することができる。 As described above, according to the dummy measurement apparatus 310 of the third embodiment, a virtual sensor is set between real sensors, and the virtual sensor is set using the combined acceleration at the position where the real sensor is disposed. By measuring the combined acceleration at the determined position, it is possible to generate an acceleration distribution for the measurement site without increasing the number of sensors to be arranged.
なお、上記各実施の形態では、実センサと仮想センサとが格子状で交互に配設された場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、実センサ間に２個の仮想センサを設定してもよい。この場合、まず実センサＳ１とＳ２とを結ぶ線分上の仮想センサＳ５に着目する。格子間隔をＬとすると、実センサＳ１と仮想センサＳ５間の距離はＬ、実センサＳ２と仮想センサＳ５間の距離は２Ｌである。この距離を用いて、第１の実施の形態と同様に、仮想センサＳ５の格子点の変位量及び回転角度を計測することができる。すなわち、変形後の実センサＳ１の位置を中心とした半径Ｌの球と、変形後の実センサＳ２の位置を中心とした半径２Ｌの球との交点上から、仮想センサＳ５の変形後の位置を算出すればよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the real sensor and the virtual sensor are alternately arranged in a lattice shape has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, two virtual sensors may be set between real sensors. In this case, attention is first paid to the virtual sensor S5 on the line segment connecting the real sensors S1 and S2. When the lattice interval is L, the distance between the real sensor S1 and the virtual sensor S5 is L, and the distance between the real sensor S2 and the virtual sensor S5 is 2L. Using this distance, the displacement amount and rotation angle of the lattice point of the virtual sensor S5 can be measured as in the first embodiment. That is, the position after deformation of the virtual sensor S5 from the intersection of the sphere with the radius L centering on the position of the real sensor S1 after deformation and the sphere with radius 2L centering on the position of the real sensor S2 after deformation. May be calculated.
次に、変位量及び回転角度が計測された仮想センサＳ５と実センサＳ２とに基づいて、仮想センサＳ６の変位量及び回転角度を計測する。次に、実センサＳ１とＳ３間の仮想センサＳ７及びＳ８、実センサＳ２とＳ４間の仮想センサＳ９及びＳ１０、実センサＳ３とＳ４間の仮想センサＳ１１及びＳ１２についても、同様に計測する。また、変位量及び回転角度が計測された仮想センサＳ７及びＳ９に基づいて、仮想センサＳ１３及びＳ１４の変位量及び回転角度を計測し、仮想センサＳ８及びＳ１０に基づいて、仮想センサＳ１５及びＳ１６の変位量及び回転角度を計測することにより、全ての仮想センサの変位量及び回転角度を計測することができる。 Next, the displacement amount and the rotation angle of the virtual sensor S6 are measured based on the virtual sensor S5 and the actual sensor S2 in which the displacement amount and the rotation angle are measured. Next, the virtual sensors S7 and S8 between the real sensors S1 and S3, the virtual sensors S9 and S10 between the real sensors S2 and S4, and the virtual sensors S11 and S12 between the real sensors S3 and S4 are similarly measured. Further, based on the virtual sensors S7 and S9 in which the displacement amount and the rotation angle are measured, the displacement amounts and rotation angles of the virtual sensors S13 and S14 are measured, and on the basis of the virtual sensors S8 and S10, the virtual sensors S15 and S16. By measuring the displacement amount and the rotation angle, the displacement amount and the rotation angle of all the virtual sensors can be measured.
１０、２１０、３１０ ダミー計測装置
１２ ダミー人形
１４ 腹部モデル
２０ センサ
２２ 信号処理部
２６ 制御部
10, 210, 310 Dummy measuring device 12 Dummy doll 14 Abdominal model 20 Sensor 22 Signal processing unit 26 Control unit
Claims (5)
前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記複数のセンサの各々で検出された物理量に基づいて、前記第１位置の各々の変位量及び回転角度を計測する第１計測手段と、
前記第１計測手段により計測された前記第１位置の変位量及び回転角度に基づいて、隣接して配設されたセンサ間を結ぶ前記ダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々の変位量及び回転角度を計測する第２計測手段と、
を含むダミー計測装置。 In order to measure the deformation of the dummy doll imitating a human body, a plurality of sensors that are disposed on the formation surface of the dummy doll and detect a physical quantity acting on the disposed first position;
First deformation means for measuring a displacement amount and a rotation angle of each of the first positions based on a physical amount detected by each of the plurality of sensors when the dummy doll is deformed;
A second position on a line segment along the formation surface of the dummy doll connecting adjacent sensors based on the displacement amount and the rotation angle of the first position measured by the first measuring means. Second measuring means for measuring the displacement amount and rotation angle of each of
Dummy measuring device including
前記第２計測装置は、前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記ダミー人形の形成面に沿ったセンサ間の距離が変化する場合には、前記２つのセンサの各々の変形前の第１位置と変形前の第２位置とを結ぶ線分の各々の変形後の長さを、前記２つのセンサの各々から出力される加速度の大きさ、及び前記ダミー人形の剛性に基づいて求める
請求項２記載のダミー計測装置。 The physical quantity includes the magnitude of acceleration acting on each of the sensors,
When the distance between the sensors along the formation surface of the dummy doll changes when the dummy doll is deformed, the second measuring device may change the first of the two sensors before the deformation. The length after deformation of each line segment connecting the position and the second position before deformation is obtained based on the magnitude of acceleration output from each of the two sensors and the rigidity of the dummy doll. 2. The dummy measuring apparatus according to 2.
前記ダミー人形に変形が生じた際に、前記複数のセンサの各々で検出された加速度に基づいて、前記第１位置の各々に作用した加速度を計測する第１計測手段と、
前記第１計測手段により計測された前記第１位置に作用した加速度に基づいて、隣接して配設されたセンサ間を結ぶ前記ダミー人形の形成面に沿った線分上の第２位置の各々に作用した加速度を計測する第２計測手段と、
を含むダミー計測装置。 A plurality of sensors for detecting acceleration acting on the first position disposed on the formation surface of the dummy doll in order to measure the deformation of the dummy doll imitating a human body;
First deformation means for measuring an acceleration acting on each of the first positions based on acceleration detected by each of the plurality of sensors when the dummy doll is deformed;
Each of the second positions on the line segment along the formation surface of the dummy doll connecting adjacent sensors based on the acceleration acting on the first position measured by the first measuring means Second measuring means for measuring the acceleration acting on,
Dummy measuring device including
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