JP2014178952A - 同期計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】コントローラーからの同期開始の指示に基づいてセンサーユニットからコントローラーに送出された計測データの同期タイミングを、コントローラー側で管理することができる同期計測システムを提供する。
【解決手段】同期計測システムは、コントローラー１０，２０Ａ〜２０Ｅと、そのコントローラーに接続されたセンサーユニット３０と、を有する。コントローラーは、複数の同期コマンドを所定間隔毎にセンサーユニットに送出し、センサーユニットは複数の同期コマンドの各一つに同期させて計測データをコントローラーに送出する。コントローラーは、センサーユニットからの計測データを処理するデータ処理部と、同期コマンドをカウントするカウンターと、を含む。計測データと対応する同期コマンドのカウント値を計測データに付加したデータ構造を構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期計測システム等に関する。

複数のセンサーユニットを被検出体に装着して、被検出体の動き、姿勢、歪等の各種情報を計測することがある。この場合、複数のセンサーユニットの各々から収集されるデータ間には、同期が取られている必要がある。

特許文献１では、例えば通信の同期検出のために、マスター通信回路と複数のスレーブ通信回路とが用意される。マスター通信回路は、複数のスレーブ通信回路の一つとの間で通信する際に、通信データに加えて、同期の開始と同期検出用のカウントデータとを、例えば０，１，２，…のように更新して伝送する。このカウントデータを受信することで、複数のスレーブ通信回路の各々は通信の同期タイミングが得られる。

特許文献２は、サーバーから計測開始指示を受けるセンサー端末が時計部を内蔵し、センサー端末側にて計測開始時の時刻を時計部から求めて測定データに記録している。

特開２００４−８０１３２号公報 特許第４９２６７５２号公報

特許文献１はマスター通信回路とスレーブ通信回路との間の通信の同期を取るものであって、複数のセンサーユニットの同期を一斉にとるものではない。特許文献１は、通信の同期をとるために、マスター通信回路は、複数のスレーブ通信回路の一つとの間で通信する際に、通信データに加えて、同期の開始と同期検出用のカウントデータとを送出する必要があり、送信する情報量が多く、同期計測には適用できない。

また、特許文献１の同期検出システムは集中型と称することができる。通信の同期は、マスター通信回路からのカウントデータの伝送により、専らマスター通信回路で集中的に管理されるからである。集中型では、マスター通信回路が常時同期検出に関わっているため、マスター通信回路にて同期検出に占有される時間が多く、マスター通信回路本来の機能を発揮する時間が削減されてしまう。

特許文献２ではセンサー端末にて計側時刻を記録する必要があり、特にサンプリング周波数が高速である同期計測には不向きである。また、数多く設置されるセンサー端末の個々に時計部を搭載することは、コストアップとなる。

本発明の幾つかの態様は、コントローラーからの同期開始の指示に基づいてセンサーユニットからコントローラーに送出された計測データの同期タイミングを、コントローラー側で管理することができる同期計測システムを提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様は、
コントローラーと、
前記コントローラーに接続されたセンサーユニットと、
を有し、
前記コントローラーは、複数の同期コマンドを所定間隔毎に前記センサーユニットに送出し、
前記センサーユニットは、前記複数の同期コマンドの各一つに同期させて計測データを前記コントローラーに送出し、
前記コントローラーは、
前記センサーユニットからの前記計測データを処理するデータ処理部と、
前記同期コマンドをカウントするカウンターと、
を含み、前記計測データと対応する前記同期コマンドのカウント値を前記計測データに付加したデータ構造を構築する同期計測システムに関する。

本発明の一態様では、コントローラーは、センサーユニットから同期コマンド毎に出力される計測データに、同期コマンドのカウント値を付加したデータ構造を構築することから、計測データの同期タイミングを、コントローラー側で管理することができる。それにより、データの欠落や重複が同期コマンドのカウント値から容易に判明する。従って、一つのセンサーユニットからの計測データと他の一つのセンサーユニットからの計測データとの同期を取る上での前提として、各センサーユニットからの同期がとられる計測データには同じカウント値が付されることが担保される。

（２）本発明の一態様では、前記コントローラーには複数のセンサーユニットが接続され、前記データ構造は、前記複数のセンサーユニットを特定するＩＤを付すことができる。

こうすると、一つのコントローラーに入力される複数のセンサーユニットからの各計測データはＩＤで区別され、しかも同じカウント値を有する複数の計測データ同士は同期がとられている。

（３）本発明の一態様では、前記センサーユニットは、前記同期コマンドをそれぞれ出力する複数のコントローラーの各々に接続することができる。この場合も、同じカウント値を有する複数の計測データ同士は同期がとられている。

（４）本発明の一態様では、前記コントローラーは、前記カウント値が抜けているとき、抜けているカウント値に対応するデータ構造を追加することができる。こうすると、何らかの理由により計測データが欠落しても、全てのカウント値に対応させてデータ構造を構築できる。よつて、同期コマンドのカウント値の順番にデータを並べ替えることで、センサーユニット間での同期のとれたデータ比較が容易となる。

（５）本発明の一態様では、前記追加されたデータ構造中のデータは、エラーデータとすることができる。エラーデータにより、そのカウント値に対応するタイミンクでは計測データが得られなかったことを即座に認識できる。このように欠落したデータをエラーデータにより補う意義は、データ自体の連続性を確保することよりもむしろ、抜けているカウント値による同期ずれを防止することにある。

（６）本発明の一態様では、前記追加されたデータ構造中のデータは、前記抜けているカウント値の前後のカウント値に対応するデータに基づいて補間することができる。このように欠落したデータを補間データにより補う意義は、抜けているカウント値による同期ずれを防止すると共に、データ自体の連続性を確保することにある。

（７）本発明の一態様では、前記コントローラーは、同じカウント値を持つ複数のデータ構造が存在する場合に、前記複数のデータ構造の一つを残し、他のデータ構造を削除することができる。これにより、データの重複による同期ずれを防止することができる。

（８）本発明の一態様では、前記コントローラーは、メインコントローラーと、複数のサブコントローラーとを含み、前記複数のサブコントローラーの各々に前記センサーユニットが接続され、前記複数のサブコントローラーの各々に、前記データ処理部と前記カウンターとを設けることができる。このように、センサーユニットが接続されるコントローラーをサブコントローラーとし、そのサブコントローラーを司る上位のメインコントローラーを設けることができる。

（９）本発明の一態様では、前記コントローラーは、メインコントローラーと、複数のサブコントローラーとを含み、前記複数のサブコントローラーの各々に前記センサーユニットが接続され、前記データ処理部は、前記メインコントローラーに設けられた第１のデータ処理部と、前記複数のサブコントローラーの各々に設けられた第２のデータ処理部とを含み、前記第１のデータ処理部が抜けているカウント値又は同じカウント値を持つデータ構造を処理し、前記第２のデータ処理部が、前記複数のサブコントローラーの各々に設けられた前記カウンターのカウント値を前記計測データに付することができる。

このように、データ構造に対するデータ処理の役割を、メインコントローラーとサブコントローラーとで分担させることができる。特に、抜けているカウント値または同一のカウント値を有するデータ構造に対する処理はオフラインで処理可能であることから、メインコントローラーが空き時間にオフライン処理を担うことができる。

（１０）本発明の一態様では、前記複数のサブコントローラーは、サブコントローラーマスターと、前記サブコントローラーマスターに接続されたサブコントローラースレーブと、を含み、前記メインコントローラーは、少なくとも前記サブコントローラーマスターに開始コマンドを送出し、前記サブコントローラーマスターは、前記開始コマンドの受信によりトリガ信号を発生させ、前記サブコントローラースレーブに前記トリガ信号を送出し、前記複数のサブコントローラーの各々は、前記トリガ信号に基づいて前記同期コマンドを前記複数のセンサーユニットに送出することができる。

メインコントローラーから開始コマンドを受信したサブコントローラーマスターがトリガ信号を発生し、サブコントローラースレーブに送信する。複数のサブコントローラー（サブコントローラーマスター及びサブコントローラースレーブ）の各々は、トリガ信号に基づいて、複数のセンサーユニットに同期コマンドを送信する。これにより、全サブコントローラーに接続されている全センサーユニットにて一斉に同期を取ることができる。しかも、メインコントローラーは開始コマンドを送出した後は関与せず、複数のサブコントローラーの各々で分散して同期検出することができる。

（１１）本発明の一態様では、前記センサーユニットは、複数の検出軸を有する、加速度センサーおよび角速度センサーの少なくとも一方を含むことができる。これにより、被検体（人体、移動体、不動産等）の複数個所での動き、姿勢、歪等の各種情報を同期して計測することができる。

本発明の一実施形態に係る同期計測システムを示すブロック図である。 図１に示すメインコントローラーを示すブロック図である。 図１に示す複数のサブコントローラーに共通する構成を示すブロック図である。 図１に示すセンサーユニットのブロック図である。 同期計測動作を示すタイミングチャートである。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、センサーユニット、サブコントローラー及びメインコントローラーの各メモリに格納されるデータ構造を示す図である。 カウント値に飛び番のあるデータ列を示す図である。 エラーデータの追加により飛び番が解消されたデータ列を示す図である。 飛び番の前後のデータに基づく補間により飛び番が解消されたデータ列を示す図である。 カウント値に重複のあるデータ列を示す図である。 削除によりカウント値の重複が解消されたデータ列を示す図である。 動作確認モードでのエラー表示例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．同期計測システム
図１は、本実施形態に係る同期計測システム１を示している。図１において、同期計測システム１の少なくとも一つのコントローラーとして、メインコントローラー１０と、メインコントローラー１０にＬＡＮ接続された複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅと、を有する。複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々には、複数のセンサーユニット３０が接続されている。

メインコントローラー１０は例えばパーソナルコンピューターであり、本体１１と、表示部１２と、キーボード１３と、インサーネットハブ１４とを有する。メインコントローラー１０は、同期計測システム実行プログラムがインストールされて、５台のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅでの同期計測を制御する。

複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅは、メインコントローラー１０のインサーネットハブ１４にインサーネットケーブル１５により接続されている。複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの一台はサブコントローラーマスター２０Ａであり、他の４台はサブコントローラーマスター２０Ａに接続されたサブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｅである。

本実施形態では、複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅは、例えば光通信ケーブル２１によりデイジーチェーン接続されている。つまり、サブコントローラーマスター２０Ａにサブコントローラースレーブ２０Ｂが接続され、サブコントローラースレーブ２０Ｂにサブコントローラースレーブ２０Ｃが接続され、以下、サブコントローラースレーブ同士が直列に接続されている。こうすると、サブコントローラースレーブの数が増えても、サブコントローラーマスターと複数のサブコントローラースレーブとを直列接続すればよく、スター型接続と比較してケーブル敷設等が容易である。

複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々は、複数のバスポート例えばＣＡＮ（Controller Area Network）バスポート２２を有する。なお、ＣＡＮはエラーやノイズに強い信頼性の高い通信形態であり、同報コマンドが使用できる点で本実施形態に適している。ただし、他のバス仕様であってもよく、ＣＡＮに限定されない。各ＣＡＮバスポート２２に接続されたＣＡＮバスケーブル２３には、最大６個のセンサーユニット３０が接続されている。複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々には８個のＣＡＮバスポート２２が設けられていることから、複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々には最大４８個のセンサーユニット３０が接続可能である。本実施形態では、サブコントローラーマスター２０Ａに１２個のセンサーユニット３０が接続され、サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｅの各々には４８個のセンサーユニット３０が接続され、システム１全体で２０４個のセンサーユニット３０を有する。

図２は、メインコントローラー１０を示すブロック図である。図２において、図１に示す本体１１に設けられたＣＰＵ１０１のバスラインには、表示部１２及びキーボード１３の他に、コマンド発生部１０２、コマンドデコーダ１０３、データ処理部１０４、メモリ１０５、計時部１０６及び通信部１０７等が接続されている。図１に示すインサーネットハブ１４は通信部１０７に接続されている。コマンド発生部１０２は、例えばセンサーユニット３０からのデータを収集する時にはデータ収集開始コマンド（以下、開始コマンド）を発生する。コマンド発生部１０２は、データ計測前の動作確認モードでは、確認コマンドとして例えばリセットコマンドを発生する。コマンドデコーダ１０３は、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅからの終了コマンド等をデコードする。データ処理部１０４については後述する。

図３は、複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅに共通の構成を示すブロック図である。各サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅに設けられたＣＰＵ２０１のバスラインには、コマンド発生部２０２、コマンドデコーダ２０３、データ処理部２０４、メモリ２０５、トリガ発信部２０６、トリガ受信部２０７、カウンター２０８、第１通信部２０９及び第２通信部２１０が接続されている。図１に示すインサーネットケーブル１５は第１通信部２０９のポートに接続され、図１にＣＡＮポート２２は第２通信部２１０に接続されている。

トリガ発生部２０６には発光部２１１が接続され、トリガ受信部２０７には受光部２１２が接続される。発光部２１１または受光部２１２のいずれかに光通信ケーブル２１が接続されることで、光信号であるトリガ信号を発光または受光できるようになっている。サブコントローラーマスター２０Ａは、発光部２１１にのみ光通信ケーブル２１が接続される。サブコントローラースレーブ２０Ｅは、受光部２１２にのみ光通信ケーブル２１が接続される。サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅは、受光部２１２で受光されたトリガ信号を発光部２１１に分岐入力させる光スイッチ２１３を有する。サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｄでは光スイッチ２１３がオンとされ、発光部２１１及び受光部２１２の双方に光通信ケーブル２１が接続される。それにより、サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｄは、上流側から下流側にトリガ信号を転送することができる。その際、上流側からの光信号（トリガ信号）が受光部２１２で受光されて電気信号に変換された後に、発光部２１１にて再発光されるので、光信号が波形整形される。トリガ信号をデジタル電気信号で伝送する場合には、サブコントローラースレーブにバッファを設けて波形整形することができる。それにより、同期精度が高まる。また、サブコントローラーマスター２０Ａでもスイッチ２１３はオンされ、トリガ発信部２０６から出力されたトリガ信号）がトリガ受信部２０７に入力されるようになっている。

図４は、センサーユニット３０のブロック図を示している。センサーユニット３０は、解析対象物体に取り付けられ、所与の物理量を検出する処理を行う。本実施形態では、センサーは、図４にも示すように、少なくとも一つ例えば複数のセンサー３０１ｘ〜３０１ｚ及び３０２ｘ〜３０２ｚを含んで構成されている。

ここで、本実施形態のセンサーは所与の物理量を検出し、検出した物理量（例えば、加速度、角速度、速度、角加速度など）の大きさに応じた信号（データ）を出力するセンサーである。本実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する三軸加速度センサー３０１ｘ〜３０１ｚ（慣性センサーの一例）と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の角速度を検出する三軸ジャイロセンサー（角速度センサー、慣性センサーの一例）３０２ｘ〜３０２ｚとからなる６軸モーションセンサーを備えている。

センサーユニット３０は、ＣＰＵ３０３のバスラインに、コマンド発生部３０４、コマンドデコーダ３０５、データ処理部３０６及び通信部３０７等を有することができる。コマンドデコーダ３０５は、同期コマンドや、確認コマンドとしての例えばリセットコマンド等をデコードする。データ処理部３０６は、各センサー３０１ｘ〜３０１ｚ及び３０２ｘ〜３０２ｚの計測データを、センサーユニット３０のＩＤと対応付けたデータ構造とし、通信部３０７より出力する。本実施形態では、奇数番目のＣＡＮポート２２に接続されたセンサーユニット３０のＩＤに１〜６を割り当て、偶数番目のＣＡＮポート２２に接続されたセンサーユニット３０のＩＤに７〜１２を割り当てているが、これに限定されない。例えば、全４８個のセンサーユニット３０に異なるＩＤを付与しても良い。データ処理部３０７は、センサー３０１ｘ〜３０１ｚ及び３０２ｘ〜３０２ｚのバイアス補正や温度補正の処理を行うようにしてもよい。なお、バイアス補正や温度補正の機能をセンサー自体に組み込んでもよい。

２．同期計測動作
以上のように構成された同期計測システム１での動作について説明する。図１に示すメインコントローラー１０のキーボード１３を操作することで、計測が開始される。メインコントローラー１０は、コマンド発生部１０２にて開始コマンドを生成する。この開始コマンドでは、計測回数Ｎを指定することができる。この開始コマンドは、図２に示す通信部１０７、インサーネットハブ１４、インサーネットケーブル１５（図１）を介して全てのサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅに送出される。メインコントローラー１０から複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅに至る開始コマンドの送信に、同期の精度が求められるわけではない。

サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々は、図３に示す第１通信部２０９にて開始コマンドを受信し、コマンドデコーダ２０３にてデコードされる。サブコントローラーマスター２０Ａは、図５に示すように、開始コマンドの受信によりトリガ発信部２０６にて例えばデジタル信号であるトリガ信号を発生させ、発光部２１１にて光信号として出力する。

サブコントローラーマスター２０Ａでは、図３に示すスイッチ２１３がオンしているので、トリガ発信部２０６にて発信されたトリガ信号がスイッチ２１３を介してトリガ受信部２０７に入力され、トリガ信号Ａが受信される（図５参照）。

一方、サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｅの各々は、第１通信部２０９を介して、メインコントローラー１０からの開始コマンドが受信され、コマンドデコーダ２０３にてデコードされる。それにより、サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｅの各々は、トリガ信号の受信を待機するスタンバイ状態に設定することができる。

その後、サブコントローラースレーブ２０Ｂ〜２０Ｅの各々は、サブコントローラーマスター２０Ａからのトリガ信号が、直接または上流側のサブコントローラースレーブを介して、受光部２１２で受光され、トリガ受信部２０７にてトリガ信号Ｂ〜トリガ信号Ｅを受信する（図５参照）。本実施形態では、トリガ信号としてデジタル信号を光通信にて伝送している。図５に示すように、トリガ信号のエッジにより同期タイミングを取ることができる。よって、開始コマンドの発行から図５に示すトリガ信号Ａ〜トリガ信号Ｅが受信されるまでの時間ずれＴ１は数ｎＳオーダーであり、無視できる。

サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々は、トリガ受信部２０７にてトリガ信号が受信されると、図３に示すコマンド発生部２０２がトリガ信号のエッジに基づいて同期コマンドを発生する。サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々では、第２通信部２１０よりＣＡＮポート２２を介して、同期コマンドを同報により複数のセンサーユニット３０に送出する。

サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々に接続された複数のセンサーユニット３０の各々では、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅからの同期コマンドＡ〜Ｅがコマンドデコーダ３０５にてデコードされる（図５参照）。図５に示す同期コマンドＡ〜Ｅの時間ずれＴ２は、トリガ信号Ａ〜トリガ信号Ｅの時間ずれＴ１よりももちろん大きいが、数μＳオーダーであり、無視できる。

センサーユニット３０の各センサー３０１ｘ〜３０１ｚ及び３０２ｘ〜３０２ｚでは計測データが計測されており、データ処理部３０６は同期コマンドに同期したデータのみを所定フォーマットのデータ構造として通信部３０７より出力する。ただし、センサーユニット３０は同期コマンドに同期させて計測を開始し、かつ、計測データを出力するようにしても良い。本実施形態では、同期コマンドが入力された後の最初のデータが出力される。サブコントローラー２０Ａでは同期コマンドＡの入力後の最初のデータがデータ１として出力される。同様にして、例えばサブコントローラー２０Ｅでは同期コマンドＥの入力後の最初のデータがデータ１として出力される。なお本実施形態では、各センサーユニット３０は高速サンプリングしており、そのサンプリング周波数は例えば１ｋＨｚである。この場合、Ｔ２≦１ｍＳであれば同期ずれが生じない。本実施形態ではＴ２がμＳオーダーであるので、同期計測が可能となる。

上述したように、開始コマンドは計測回数Ｎを含むことができ、Ｎ≧２の場合にはサブコントローラー２０Ａは、所定間隔毎にＮ個のトリガ信号を繰り返し発生させる（図５参照）。そして、センサーユニット３０では、Ｎ個のトリガ信号の各々に基づいて、上述した計測データ１〜Ｎがサブコントローラー２０Ａに出力される。

図６（Ａ）は、センサーユニット３０のデータ処理部３０６にて構築されるデータ構造３２０を示している。データ構造３２０は、センサーユニット３０のＩＤと６軸データで構成される。データ処理部３０６は、センサー３０１ｘ〜３０１ｚ及び３０２ｘ〜３０２ｚからのデータにセンサーユニット３０のＩＤを付加する。

図６（Ｂ）は、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｂのデータ処理部２０４にて構築され、メモリ２０５に格納されるデータ構造２２０を示している。データ構造２２０は図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）に示すセンサーユニット３０からのデータ構造３２０に、ＣＡＮポート２２の番号と、カウンター２０８での同期コマンドのカウント値が付加される。サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｂは、ＣＡＮポート２２を介してデータが入力されるので、ＣＡＮポート２２の番号と、ＣＡＮポート２２毎のセンサーユニット３０のＩＤにより、最大４８個のセンサーユニット３０の何れであるかが特定される。図３に示すカウンター２０８は、開始コマンドにより回数Ｎがセットされ、例えば同期コマンドが発行される毎に例えばカウントアップされる。カウンター２０８のカウント値を記録することで、図５に示す何番目の同期コマンドに続くデータであるかが特定される。

サブコントローラー２０Ａ〜２０ＥにＮ個目の同期コマンドに対応するデータが入力されると、コマンドデコーダ２０１にて例えば終了コマンドが発行され、メインコントローラー１０に入力される。メインコントローラー１０から例えばデータ回収コマンドが発行されると、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅのメモリ２０５に格納されたデータがメインコントローラー１０に出力される。

図６（Ｃ）は、メインコントローラー１０のデータ処理部１０４にて構築され、メモリ１０５に格納されるデータ構造１１０を示している。データ構造１２０は図６（Ｃ）に示すように、図６（Ｂ）に示すサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅからのデータ構造２２０に、サブコントローラーＩＤが付加される。図６（Ｃ）に示すデータ構造１２０により、計２０４個のセンサーユニット３０の何れから何時出力されたデータであるかが特定される。なお、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すセンサーＩＤ、ＣＡＮポート番号及びサブコントローラーＩＤは、全２０４個のセンサーユニット３０を特定するＩＤであり、階層的に付与するものに限らない。例えば全２０４個のセンサーユニット３０に異なるセンサーＩＤを付与しても良い。こうすると、ＣＡＮポート番号及びサブコントローラーＩＤは不要となる。

メインコントローラー１０のデータ処理部１０４は、出力時の分解能に合わせるために図６（Ｃ）の６軸データの数値に係数を乗算し、あるいは図３に示すカウンター２０８でのカウント値に対応する時刻を図２の計時部１０６から求めて、図６（Ｃ）のデータ構造に付加することもできる。

３．カウント値の飛び番または重複を解消するデータ処理
図７〜図１１は、メインコントローラー１０のデータ処理部（第１のデータ処理部ともいう）１０４または複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々に配置されたデータ処理部（第２のデータ処理部ともいう）２０４に実施される処理を説明するためのデータ列を示している。図７〜図１１に示すデータ列は、ある一つのセンサーユニット３０にて計測された６軸データである。図７〜図１１に示すデータ列は、図３に示すカウンター２０８のサンプリングカウント値が６軸データに付され、サンプリングカウント値でソーティングされて配列されている。

図７に示すデータ列には飛び番（抜けているカウント値）があり、サンプリングカウント値「１０」に対応するデータが脱落している。つまり、例えばサブコントローラー２０Ａのコマンド発生部２０２が１０番目の同期コマンドを発行してセンサーユニット３０に送出したが、それに対応する計測データがセンサーユニット３０からサブコントローラー２０Ａに送信されなかった例である。

データ処理部１０４またはデータ処理部２０４は、図７に示すようにデータ列中のサンプリングカウント値が飛び番であるとき、飛び番に対応するデータ構造を図８または図９に示すように追加することができる。こうすると、何らかの理由により計測データが欠落しても、全てのカウント値に対応させてデータ構造を構築できる。よつて、同期コマンドのカウント値の順番にデータを並べ替えることで、センサーユニット３０間での同期のとれたデータ比較が容易となる。

図８に示すように、カウント値「９」として追加されたデータは、エラーデータとすることができる。エラーデータとは、計測データとしての有効範囲のデータを意味する。エラーデータの追加により、そのカウント値に対応するタイミンクでは計測データが得られなかったことを即座に認識できる。このように欠落したデータをエラーデータにより補う意義は、データ自体の連続性を確保することよりもむしろ、飛び番による同期ずれを防止することにある。

あるいは、図９に示すように、カウント値「９」として追加されたデータは、飛び番の前後のカウント値「８」及び「９」に対応するデータに基づいて補間、例えば線形補間することができる。このように欠落したデータを補間データにより補う意義は、飛び番による同期ずれを防止すると共に、データ自体の連続性を確保することにある。

図１０は、同じカウント値「１０」を持つ複数のデータが存在する例を示している。つまり、例えばサブコントローラー２０Ａのコマンド発生部２０２が１０番目の同期コマンドを発行してセンサーユニット３０に送出した後であって、１１番目の同期コマンドを発行する前に、センサーユニット３０から２度に亘って計測データがサブコントローラー２０Ａに送信された例である。

データ処理部１０４またはデータ処理部２０４は、図１０に示すようにデータ列中のサンプリングカウント値「１０」に対応するデータが重複して存在する時、サンプリングカウント値「１０」に対応する２つのデータの一方を残し、他方のデータを削除することができる。これにより、データの重複による同期ずれを防止することができる。

上述した図８、図９または図１１に示すデータ処理は、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々に設けられたデータ処理部（第２のデータ処理部）２０４にて実施しても良いし、メインコントローラー１０のデータ処理部（第１のデータ処理部）１０４にて実施しても良い。特に、抜けているカウント値（飛び番）または同一のカウント値を有するデータ構造に対する処理はオフラインで処理可能であることから、メインコントローラー１０が空き時間にオフライン処理を担うことができる。それにより、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの負担を軽減することができる。

４．動作確認モード等でのエラー処理
本実施形態の同期計測システム１は、データ計測前に動作確認モードを実施することができる。メインコントローラー１０から動作確認コマンドがサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅに送信される。サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々は、例えばリセットコマンドを全センサーユニット３０に送信する。サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々からのリセットコマンドに応答して、センサーユニット３０からＩＤが送出される。
これにより、応答の無いセンサーユニット３０のエラー情報は、メインコントローラー１０により表示部１２に表示することができる。

図１２は、センサーユニット３０のエラー表示の一例を示している。図１２には、５つのサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅの各々に対応して、接続されているセンサーユニット３０の数の表示領域が設けられている。白抜き表示は正常なセンサーユニット３０を示し、黒抜き表示はエラーのあったセンサーユニット３０を示している。図１２の例では、サブコントローラー２０Ｃの２つ目のＣＡＮポート２２に接続されたＩＤ１のセンサーユニット３０にエラー表示されている。これは、そのセンサーユニット３０単体の接続不良が原因と考えられる。さらに図１２では、サブコントローラー２０Ｄの５つ目のＣＡＮポート２２に接続されたＩＤ１〜ＩＤ６のセンサーユニット３０にエラー表示されている。これは、５つ目のＣＡＮポート２２へのＣＡＮバスケーブル２３の接続不良が原因と考えられる。

このように、同期計測する上で前提となるメインコントローラー１０、複数のサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅ及び複数のセンサーユニット３０の接続状態は、メインコントローラー１０により確認されて表示部１２に表示することができる。よって、オペレータは接続不良を修正した上でデータ計測に移行することができる。

本実施形態では、計測測途中でエラーが発生した場合では、できるだけ処理を継続し、計測データをメインコントローラー１０に保存するようにしている。例えば、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅがセンサーユニット３０からの受信できない等の受信データ不正回数が一定数以上になった場合には、１回のみメインコントローラー１０にエラー通知し、処理を継続する。また、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅが、あるセンサーユニット３０からデータ受信できなくなったことを検知した場合、そのセンサーユニット３０に関して初回の検知時のみメインコントローラー１０にエラー通知し、処理を継続する。

サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅが、あるＣＡＮポート２２からデータ受信できなくなったことを検知した場合、そのＣＡＮポート２２に関して初回の検知時のみメインコントローラー１０にエラー通知し、処理を継続する。また、サブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅのいずれかがトリガ信号を一定時間受信できなかった場合、メインコントローラー１０に１回のみエラー通知する。メインコントローラー１０は、このエラー通知を受信した場合には、エラーのあったサブコントローラーの計測処理を強制的に中止することができる。

メインコントローラー１０は、計測終了後にサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅのいずれかから計測データをリードする際にエラーが発生した場合、オペレータにサブコントローラー名と共にエラー通知し、正常にリードできるサブコントローラーからはデータリードする。計測データは、メインコントローラー１０からの次の計測開始時までサブコントローラー２０Ａ〜２０Ｅ内の不揮発メモリ２０５に保持する。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より、その異なる用語に置き換えることができる。また、メインコントローラー、サブコントローラー、サブコントローラーマスター、サブコントローラースレーブ及びセンサーユニット等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態における有線接続は無線接続に置き換えることができる。

１ 同期計測システム、１０ メインコントローラー（コントローラー）、２０Ａ〜２０Ｅ サブコントローラー（コントローラー）、２０Ａ サブコントローラーマスター（コントローラー）、２０Ｂ〜２０Ｅ サブコントローラースレーブ（コントローラー）、３０ センサーユニット、１２０，２２０ データ構造、１０４，２０４ データ処理部、１０４ 第１のデータ処理部、２０４ 第２のデータ処理部、２０８ カウンター

Claims (11)

1. コントローラーと、
   前記コントローラーに接続されたセンサーユニットと、
   を有し、
   前記コントローラーは、複数の同期コマンドを所定間隔毎に前記センサーユニットに送出し、
   前記センサーユニットは、前記複数の同期コマンドの各一つに同期させて計測データを前記コントローラーに送出し、
   前記コントローラーは、
   前記センサーユニットからの前記計測データを処理するデータ処理部と、
   前記同期コマンドをカウントするカウンターと、を含み、
   前記計測データと対応する前記同期コマンドのカウント値を前記計測データに付加したデータ構造を構築することを特徴とする同期計測システム。
2. 請求項１において、
   前記コントローラーには複数のセンサーユニットが接続され、
   前記データ構造は、前記複数のセンサーユニットを特定するＩＤが付加されていることを特徴とする同期計測システム。
3. 請求項１において、
   前記センサーユニットは、前記同期コマンドをそれぞれ出力する複数のコントローラーの各々に接続されていることを特徴とする同期計測システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記コントローラーは、前記カウント値が抜けているとき、抜けているカウント値に対応するデータ構造を追加することを特徴とする同期計測システム。
5. 請求項４において、
   前記追加されたデータ構造中のデータは、エラーデータであることを特徴とする同期計測システム。
6. 請求項４において、
   前記追加されたデータ構造中のデータは、前記抜けているカウント値の前後のカウント値に対応するデータに基づいて補間されることを特徴とする同期計測システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記コントローラーは、同じカウント値を持つ複数のデータ構造が存在する場合に、前記複数のデータ構造の一つを残し、他のデータ構造を削除することを特徴とする同期計測システム。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記コントローラーは、メインコントローラーと、複数のサブコントローラーとを含み、
   前記複数のサブコントローラーの各々に前記センサーユニットが接続され、
   前記複数のサブコントローラーの各々に、前記データ処理部と前記カウンターとが設けられていることを特徴とする同期計測システム。
9. 請求項４乃至７のいずれか一項において、
   前記コントローラーは、メインコントローラーと、複数のサブコントローラーとを含み、
   前記複数のサブコントローラーの各々に前記センサーユニットが接続され、
   前記データ処理部は、前記メインコントローラーに設けられた第１のデータ処理部と、前記複数のサブコントローラーの各々に設けられた第２のデータ処理部とを含み、
   前記第１のデータ処理部が抜けているカウント値又は同じカウント値を持つデータ構造を処理し、
   前記第２のデータ処理部が、前記複数のサブコントローラーの各々に設けられた前記カウンターのカウント値を前記計測データに付することを特徴とする同期計測システム。
10. 請求項８または９において、
    前記複数のサブコントローラーは、サブコントローラーマスターと、前記サブコントローラーマスターに接続されたサブコントローラースレーブと、を含み、
    前記メインコントローラーは、少なくとも前記サブコントローラーマスターに開始コマンドを送出し、
    前記サブコントローラーマスターは、前記開始コマンドの受信によりトリガ信号を発生させ、前記サブコントローラースレーブに前記トリガ信号を送出し、
    前記複数のサブコントローラーの各々は、前記トリガ信号に基づいて前記同期コマンドを前記複数のセンサーユニットに送出することを特徴とする同期計測システム。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項において、
    前記センサーユニットは、複数の検出軸を有する、加速度センサーおよび角速度センサーの少なくとも一方を含むことを特徴とする同期計測システム。

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