JP2016090248A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定ミスが抑制され、且つ容易に高精度の測定作業を行える測定装置を提供する。
【解決手段】単位長当たりの抵抗が一定であり且つ一定の電流値で電流が長手方向に流される第１の導体部、及び第１の導体部と対向する第２の導体部を有し、表面に外力が加わっていない状態では第１の導体部と第２の導体部とが電気的に絶縁するように離間して配置され、外力が加わった状態では外力を加えられた押圧点において第１の導体部と第２の導体部とが接触して電気的に接続する、屈曲性を有する帯形状のメジャー部と、メジャー部の端部の電圧を計測する電圧計測部と、押圧点に外力が加わった状態において計測された電圧及び第１の導体部に流される電流値を用いてメジャー部の長手方向における押圧点の位置を算出する演算部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物の寸法を測定する測定装置に関する。

測定対象物について所定の部分の寸法を測定するために、巻尺テープを使用する方法が採用されてきた。即ち、巻尺テープを収納するケース部から巻尺テープを引き出し、巻尺テープを測定対象物に沿うように巻きつける。そして、ケース部から引き出された巻尺テープの長さによって寸法が測定される。このとき、巻尺テープの引き出された長さを静電容量や磁気を利用して取得することなどによって、目視で目盛りを読み取る必要のない測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、目盛りを読み取る煩雑さが解消され、誤読による測定ミスが防止される。また、接触抵抗の測定によって押圧箇所の圧力検出及び位置検出を行う接触センサの構造が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

実用新案登録第３１４３４０９号公報 特表２００３−５２３５８４号公報

しかしながら、ケース部から巻尺テープを引き出した部分の長さを測定する方法においては、巻尺テープの基準位置とケース部の基準位置とを測定対象物に正確に合わせる必要がある。更に、静電容量や磁気を利用して長さを取得する場合に、測定対象物に巻尺テープを合わせた後に測定を実行するボタンを押すなどの作業が必要である。したがって、上記方法では測定作業における作業者の負担の低減には限界があり、より容易に測定作業を行える測定装置が望まれている。

なお、特許文献２には、位置検出のための具体的な演算方法の記載がない。また、接触抵抗の差を用いて位置検出する上記方法を応用して高精度の寸法測定を行うためには、校正が必須である。しかし、特許文献２には校正方法については何ら開示されていない。したがって、寸法を測定する測定装置に特許文献２に記載の接触センサを応用することは困難である。

本発明は、測定ミスが抑制され、且つ容易に高精度の測定作業を行える測定装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、（ア）単位長当たりの抵抗が一定であり且つ一定の電流値で電流が長手方向に流される第１の導体部、及び第１の導体部と対向する第２の導体部を有し、表面に外力が加わっていない状態では第１の導体部と第２の導体部とが電気的に絶縁するように離間して配置され、外力が加わった状態では外力を加えられた押圧点において第１の導体部と第２の導体部とが接触して電気的に接続する、屈曲性を有する帯形状のメジャー部と、（ｂ）メジャー部の端部の電圧を計測する電圧計測部と、（ｃ）押圧点に外力が加わった状態において計測された電圧及び第１の導体部に流される電流値を用いて、メジャー部の長手方向における押圧点の位置を算出する演算部とを備える測定装置が提供される。

本発明によれば、測定ミスが抑制され、且つ容易に高精度の測定作業を行える測定装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る測定装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る測定装置に使用されるメジャー部の構造を示す模式図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）は第１の導体部と第２の導体部とが対向する面の法線方向から見た平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）及び図２（ｂ）のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る測定装置に使用されるメジャー部の他の構造を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る測定装置による測定方法の例を説明するための模式図である（その１）。 本発明の実施形態に係る測定装置による測定方法の例を説明するための模式図である（その２）。 本発明の実施形態に係る測定装置による測定方法の例を説明するための模式図である（その３）。 本発明の実施形態に係る測定装置のメジャー部の構成例を説明するための模式図である。 電圧計測方法の例を説明する模式図であり、図８（ａ）は複数の電圧増幅器を使用する電圧計測方法を示し、図８（ｂ）はアナログマルチプレクサを使用する電圧計測方法の例を示す。 本発明の実施形態に係る測定装置に使用される操作パラメータの例を示す表である。 本発明の実施形態に係る測定装置の測定対象物の例を示す模式図である。 本発明の実施形態の第１の変形例に係る測定装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係る測定装置のメジャー部の構成を示す模式図であり、図１２（ａ）はリード線によって電流線と電極とが接続される例を示し、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は電流線と電極が直接に接続される例を示す。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施形態に係る測定装置１は、図１に示すように測定部１０と演算部２０を備える。測定部１０は、メジャー部１１、メジャー部１１に一定の電流値で電流を流す電流源１２、及びメジャー部１１の電圧を計測する電圧計測部１３を有する。詳細を後述するように、測定部１０は、メジャー部１１の端部の電圧を電気信号として出力する。演算部２０は、メジャー部１１の表面に外力が加わった状態において測定部１０から出力された電圧及び第１の導体部１１１に流される電流の電流値を用いて、外力を加えられた押圧点についてメジャー部１１の長手方向における位置を算出する。測定装置１は、演算部２０によって算出された押圧点の位置を示す位置情報が入力されるデータ処理部３０を更に備える。

メジャー部１１は屈曲性を有する帯形状であり、一定の電流値Ｉｐで電流が長手方向に流される第１の導体部１１１と、第１の導体部１１１と対向する第２の導体部１１２とを備える。第１の導体部１１１及び第２の導体部１１２は、少なくとも互いの対向する面は導電性を有する。詳細を後述する測定装置１を用いた測定のために、第１の導体部１１１の単位長当りの抵抗Ｒ１は一定である。

メジャー部１１に外力が加わっていない状態では、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とは電気的に絶縁するように離間して配置される。一方、メジャー部１１の表面に外力が加わった状態では、押圧点において第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが接触し、電気的に接続する。

このために、第１の導体部１１１の一部と第２の導体部１１２の一部との間にスペーサ１１３が配置されている。スペーサ１１３は絶縁性を有し、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とはスペーサ１１３によって絶縁分離されている。なお、スペーサ１１３の配置されていない領域では、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが空間を挟んで直接に対向している。

例えば図２(ａ）に示すように、第１の導体部１１１の外縁領域と第２の導体部１１２の外縁領域との間に、長手方向に沿ってスペーサ１１３が配置されている。図２（ｂ）に示した例では、外縁領域と共に、長手方向の所定の間隔で短手方向に沿ってスペーサ１１３が配置され、スペーサ１１３がラダー形状である。図２(ｂ）に示した形状の場合は、短手方向にスペーサ１１３が延伸する部分では外力を検知することはできない。しかし、図２(ｂ）に示したラダー形状のスペーサ１１３によれば、メジャー部１１が屈曲された場合などに押圧点以外の領域で第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが接触することをより有効に防止できる。

なお、図２(ｂ）に示したラダー形状のスペーサ１１３について、図３（ａ）に示すように短手方向の部分の中央部を除去してもよい。或いは、図３（ｂ）に示すように、ドット状にスペーサ１１３を配置してもよい。これらのスペーサ１１３の配置方法によって、メジャー部１１の外力を検知する領域の減少を抑制できる。

電流源１２は、メジャー部１１の第１の導体部１１１に、長手方向に一定の電流値Ｉｐで電流を流す。図１に示すように、電流源１２は、第１の導体部１１１の一方の端部に接続され、第１の導体部１１１の他方の端部は接地されている。以下において、電流源１２に接続された第１の導体部１１１の端部を「供給側端部Ｓ１」、接地された端部を「基準側端部Ｇ１」という。そして、基準側端部Ｇ１を測定における基準位置とし、基準側端部Ｇ１の電圧Ｖｇ１を基準電位とする。「基準位置」は、メジャー部１１において所定の基準電位が設定された位置である。ここでは、基準電位は接地電位である。また、供給側端部Ｓ１の電圧をＶｓ１とする。なお、図１に示した例では、第１の導体部１１１の端部を測定における基準位置とする例を示したが、端部よりも長手方向に移動した内側を基準位置にしてもよい。

一方、第１の導体部１１１の供給側端部Ｓ１に対向する第２の導体部１１２の端部を「供給側端部Ｓ２」とし、供給側端部Ｓ２の電圧をＶｓ２とする。また、第１の導体部１１１の基準側端部Ｇ１に対向する第２の導体部１１２の端部を「基準側端部Ｇ２」とし、基準側端部Ｇ２の電圧をＶｇ２とする。

電圧計測部１３は、供給側端部Ｓ１の電圧Ｖｓ１、供給側端部Ｓ２の電圧Ｖｓ２及び基準側端部Ｇ２の電圧Ｖｇ２を計測する。即ち、図１に示したように、供給側端部Ｓ１、供給側端部Ｓ２及び基準側端部Ｇ２にそれぞれ接続された複数の接続線が、電圧計測部１３に内蔵された電圧計ユニット（図示略）に接続されている。

以下に、測定装置１による測定方法の例を、図４〜図６を用いて説明する。なお、図４〜図６では、測定装置１のメジャー部１１について図示し、その他の部分の図示は省略している。また、メジャー部１１についても、説明をわかりやすくするためにスペーサ１１３は図示を省略している。図４〜図６に示すように、第１の導体部１１１に一定の電流値Ｉｐの電流が長手方向に流れている。

図４に示すように、メジャー部１１の表面に外力が加わっていない状態では、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とは離間しており、電気的に絶縁している。なお、測定における基準位置から電流源１２が接続された端部までの距離を、メジャー部１１の長さＬとする。即ち、供給側端部Ｓ１〜基準側端部Ｇ１間の長さ及び供給側端部Ｓ２〜基準側端部Ｇ２間の長さはＬである。

ここで、図５に示すように、スペーサ１１３の配置されていない領域で第２の導体部１１２に外力Ｎが加えられると、外力Ｎの加えられた押圧点Ｐにおいて第２の導体部１１２が第１の導体部１１１に押し付けられて、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが接触する。これにより、第１の導体部１１１と第２の導体部とが押圧点Ｐで電気的に接続する。メジャー部１１の表面に外力Ｎを加えるには、例えばメジャー部１１の表面を指で押さえたり、先端の鋭利な道具を押し付けたりする。

このように第１の導体部１１１に一定の電流が流れ、外力Ｎがメジャー部１１の表面に加えられた状態で、測定装置１は外力Ｎが加えられた押圧点Ｐの位置を算出する。より具体的には、基準電位を基準とする第１の導体部１１１の供給側端部Ｓ１の電圧Ｖｓ１、及び第２の導体部１１２の供給側端部Ｓ２の電圧Ｖｓ２と基準側端部Ｇ２の電圧Ｖｇ２が、押圧点Ｐの位置に応じた電気信号として測定部１０から演算部２０に出力される。演算部２０は、測定部１０から出力された電圧及び第１の導体部１１１に流れる電流の電流値Ｉｐを使用して、メジャー部１１の長手方向における押圧点Ｐの位置を算出する。即ち、測定装置１によって、押圧点Ｐの位置情報が、基準位置（基準側端部Ｇ１）から押圧点Ｐまでの距離（以下において、「第１距離」という。）Ｘ１として算出される。詳細を以下に説明する。

第１の導体部１１１と第２の導体部１１２が押圧点Ｐで接触した場合、第２の導体部１１２の基準側端部Ｇ２の電圧Ｖｇ２と供給側端部Ｓ２の電圧Ｖｓ２は、以下の式（１）で表される：

Ｖｇ２＝Ｖｓ２＝Ｘ１×Ｒ１×Ｉｐ ・・・（１）

このように、電圧Ｖｇ２及び電圧Ｖｓ２は押圧点Ｐの位置に応じて定まる。電圧計測部１３によって測定された電圧Ｖｇ２及び電圧Ｖｓ２は、演算部２０に送信される。演算部２０は、測定された電圧Ｖｇ２を用いて、以下の式（２）によって第１距離Ｘ１を算出する：

Ｘ１＝Ｖｇ２／（Ｒ１×Ｉｐ） ・・・（２）

上記のように、外力Ｎが加えられた押圧点Ｐの位置情報が、第１距離Ｘ１として演算部２０によって算出される。一方、供給側端部Ｓ１から押圧点Ｐまでの距離（以下において、「第２距離」という。）Ｘ２は、以下の式（３）で算出される：

Ｘ２＝（Ｖｓ１−Ｖｓ２）／（Ｒ１×Ｉｐ） ・・・（３）

次に、図６に示したように、メジャー部１１の表面の２箇所に外力が加えられた場合について説明する。測定装置１は、外力を加えられた第１の押圧点Ｐ１と第２の押圧点Ｐ２との間の距離（以下において「２点間距離」という。）Ｘｍを算出する。ここで、基準位置である基準側端部Ｇ１に近い方の押圧点を第１の押圧点Ｐ１とし、基準側端部Ｇ１から遠い方の押圧点を第２の押圧点Ｐ２としている。

メジャー部１１の表面の２箇所に外力を同時に加えた状態において、電圧計測部１３によって供給側端部Ｓ１の電圧Ｖｓ１、供給側端部Ｓ２の電圧Ｖｓ２及び基準側端部Ｇ２の電圧Ｖｇ２が測定される。測定されたこれらの電圧値は、電圧計測部１３から演算部２０に送信される。

第１距離Ｘ１で示される区間及び第２距離Ｘ２で示される区間において、第１の導体部１１１を流れる電流値Ｉｐは、１箇所のみに外力Ｎが加えられた場合と同じである。したがって、式（２）と式（３）は、２箇所に外力Ｎが加えられた場合にも成立する。このため、演算部２０は、第１の押圧点Ｐ１の第１距離Ｘ１と第２の押圧点Ｐ２の第２距離Ｘ２を用いて、２点間距離Ｘｍを以下の式（４）を用いて算出する：

Ｘｍ＝Ｌ−Ｘ２−Ｘ１ ・・・（４）

上記のように、測定装置１によれば、メジャー部１１の表面の２箇所に外力が同時に加えられた場合に、その２箇所の２点間距離Ｘｍを容易に算出することができる。

一方、測定装置１による測定方法とは異なる方法で２点間距離Ｘｍを測定する比較例として、以下の測定方法が考えられる。ここで、第２の導体部１１２の単位長当たりの抵抗をＲ２とする。

２点に外力Ｎが同時に加えられた場合、２点間で第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とは並列接続となる。それぞれの押圧点における接触抵抗をＲｃとすると、押圧点間の抵抗Ｒｍは以下の式（５）で表される：

Ｒｍ＝｛（Ｒ１×Ｘｍ＋Ｒｃ）×（Ｒ２×Ｘｍ＋Ｒｃ）｝／｛（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｘｍ＋２×Ｒｃ｝ ・・・（５）

この状態での電圧Ｖｓ１は式（６）で表される：

Ｖｓ１＝｛Ｒ１×（Ｌ―Ｘｍ）＋Ｒｍ｝×Ｉｐ ・・・（６）

式（６）で接触抵抗Ｒｃを無視して２点間距離Ｘｍについて解くと、式（７）が得られる：

Ｘｍ＝｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１｝×Ｌ−｛（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｉｐ×Ｒ１²）｝×Ｖｓ１ ・・・（７）

式（７）を用いて、２点に外力Ｎが同時に加えられた場合の２点間距離Ｘｍを算出することができる。

しかしながら、上記の比較例の測定方法では、第２の導体部１１２の単位長当たりの抵抗Ｒ２も既知でなければならない。また、接触抵抗Ｒｃが大きい場合に生じる誤差が大きい。

これに対し、式（４）を用いて２点間距離Ｘｍを算出する測定装置１の場合には、式（７）を用いた場合とは異なり、第２の導体部１１２の単位長当たりの抵抗Ｒ２を必要としない。更に、接触抵抗Ｒｃの影響を受けない利点がある。

以上に説明したように、測定装置１によれば、メジャー部１１の表面の２箇所に外力を同時に加えることによって２点間の距離を瞬時に測定できる。したがって、メジャー部１１の基準の位置を測定対象物に合わせる作業が不要であり、素早く位置決めができる。このため、測定作業が効率化される。

第１の導体部１１１の材料には、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材、導電性ゴム、金属などの導電性材料を樹脂などの薄膜にコーティングしたフィルムなどを採用可能である。第２の導体部１１２にも、第１の導体部１１１と同様の材料を採用できる。例えば、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２に、互いに対向する面にアルミニウムを蒸着したＰＥＴフィルムなどを採用可能である。スペーサ１１３の材料には、例えば絶縁性の布やゴムなどを採用可能である。

なお、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２には、形状変化や電気抵抗の温度依存性が小さい材料を使用することが好ましい。これにより、周囲の温度が測定結果に及ぼす影響を抑制できる。

また、第２の導体部１１２の抵抗を、第１の導体部１１１の抵抗よりも大きくすることが好ましい。これにより、電流源１２から第１の導体部１１１に供給された電流が第２の導体部１１２に流れることが抑制され、測定精度が向上する。一方、第２の導体部１１２の抵抗が大きすぎると、測定される電圧値が小さくなり、測定誤差が大きくなる可能性がある。第２の導体部１１２の抵抗は、例えば、全体として数ｋΩ〜数十ｋΩ程度とする。

図７に示すように、第１の導体部１１１及び第２の導体部１１２がスペーサ１１３を挟んだ状態でメジャー部１１の全体を外皮膜１１４によって被覆してもよい。これにより、メジャー部１１は一体の帯形状として構成される。メジャー部１１の表面から外力が加えられた場合に、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが接触する必要がある。このため、外皮膜１１４には可撓性があり、絶縁性を有する材料が使用される。例えば、外皮膜１１４の材料には、絶縁性の布、ガラス繊維、軟質プラスチックなどを採用可能である。

湾曲した部分などの測定を容易にするために、メジャー部１１の厚みは薄いことが好ましく、例えばスペーサ１１３の厚みは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度に設定される。スペーサ１１３の厚みやメジャー部１１全体の厚みは、メジャー部１１の材料や測定対象物の形状などに応じて適宜設定することができる。

なお、メジャー部１１は屈曲性を有する帯形状であるため、例えば図７に示したようにメジャー部１１を湾曲させて使用可能である。つまり、測定箇所が直線でなくでも、測定箇所に沿ってメジャー部１１を配置することができる。このため、測定箇所が曲面などの場合にも測定が容易である。例えば身体測定において胸囲や腹囲などを容易に測定することができる。

次に、測定装置１の校正機能について説明する。以下に説明するように、測定装置１では、自動校正機能が実現されている。

図４に示したようにメジャー部１１の表面に外力が加えられておらず、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが離間している状態においては、以下の式（８）が成立している：

Ｒ１×Ｉｐ＝Ｖｓ１／Ｌ ・・・（８）

長さＬは既知であるため、メジャー部１１の表面に外力が加えられていないときに、電圧Ｖｓ１が測定されることによってＲ１×Ｉｐの値、即ち式（２）と式（３）の右辺分母の値を演算部２０により算出することができる。メジャー部１１の表面に外力が加えられていないことは、第２の導体部１１２の電位が不安定（ハイインピーダンス）であることを検知することによって演算部２０により検出できる。例えば第２の導体部１１２の電位を高抵抗によってプルアップしておけば、電圧Ｖｇ２の値から第２の導体部１１２の状態を検出することができる。

このため、メジャー部１１の表面に外力を加えていないことを検出するたびに、式（２）と式（３）で得られる位置情報を算出するための校正が可能である。即ち、測定毎に、その直前の状態で測定装置１の自動校正が行われる。このように、直前に取得されたＲ１×Ｉｐの値を用いて第１距離Ｘ１及び第２距離Ｘ２が算出されるため、高精度の測定が可能である。例えば、温度変化などの環境変化によって第１の導体部１１１の抵抗値が変化したり、経時変化によって電流源１２から供給される電流の電流値Ｉｐが変動したりしても、測定精度の低下が抑制される。また、メジャー部１１を構成する各部品の特性ばらつきが測定値に与える影響も抑制される。

このように、非測定時において自動的に校正される点は、測定装置１の奏する大きな効果である。本発明者らが作製した試作機では、演算部２０に使用したマイコンに抵抗率などの情報をその都度入力することはせずに、単にメジャー部１１の長さＬを定数として使用しているだけである。即ち、測定装置１によれば、自動校正によって得られるＩｐ×Ｒ１の値を用いて、高精度の測定を行うことができる。

なお、基準電位である基準位置の電圧についても、本実施形態では基準電位が接地電位であるため、電圧Ｖｇ１が０Ｖであることが検出されればよい。このように、基準電位の校正も容易である。

ところで、精度の高い測定結果を得るためには、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２を厳密に同一ゲインで計測する必要がある。それぞれの電圧を独立した専用の電圧計ユニットを用いてそれぞれ計測する場合には、電圧計ユニットのゲイン調整を慎重に行う必要がある。

或いは、電圧計ユニットを共通として、電圧計ユニットへの入力をアナログマルチプレクサなどにより切り替えて計測してもよい。これにより、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２についてゲインが一致した電圧計測を容易に実現できる。

例えば、電圧計測部１３にワンチップマイコンを使用する場合を考える。図８（ａ）に示すように、一般的なワンチップマイコン１３０はＡ／Ｄ変換器１３０ｂを搭載し、アナログ電圧の入力が可能である。また、多入力に対応するために、ワンチップマイコン１３０内部にマルチプレクサ１３０ａを内蔵している場合がほとんどである。図８（ａ）に示す例のように電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２をそれぞれ別個の電圧増幅器１３１を経由してマルチプレクサ１３０ａに入力させた場合には、３つの電圧増幅器１３１のゲインを厳密に合わせる調整が必要である。

このため、図８（ｂ）に示すように、ワンチップマイコン１３０とは別にアナログマルチプレクサ１３２を用意し、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２を直接にアナログマルチプレクサ１３２に入力することが好ましい。そして、ワンチップマイコン１３０に内蔵されるＣＰＵ１３０ｃから送信される入力選択指令信号Ｓｃに従って、アナログマルチプレクサ１３２から電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２が１台の電圧増幅器１３１に順次入力される。電圧増幅器１３１により増幅された各電圧がワンチップマイコン１３０に入力され、計測値としてワンチップマイコン１３０から順次出力される。

図８（ｂ）に示す方法では、ワンチップマイコン１３０に内蔵されるマルチプレクサ１３０ａは使用されずに無駄になる。しかし、アナログマルチプレクサ１３２を経由させて電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２をワンチップマイコン１３０に入力することによって、使用する電圧増幅器１３１が１台で済む。これにより、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２についてゲインが一致した電圧計測を実現できる。厳密に同一ゲインに調整した３台の電圧増幅器１３１を用意する場合よりも低価格を実現できるなど、ワンチップマイコン１３０に内蔵されるマルチプレクサ１３０ａを使用しないとしてもメリットが大きい。

したがって、測定装置１の電圧計測部１３には、図８（ｂ）に示した構成を採用することが好ましい。即ち、メジャー部１１の複数箇所について同時に計測された各電圧（電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２）がそれぞれ直接に入力されるアナログマルチプレクサ１３２と、アナログマルチプレクサ１３２から順次出力される電圧を増幅する電圧増幅器１３１を、ワンチップマイコン１３０とは別個に用意する。電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２が同一の電圧増幅器１３１によって増幅されることにより、精度の高い測定結果を得ることができる。なお、マルチプレクサ１３０ａを内蔵しないワンチップマイコン１３０を使用してもよいことはもちろんである。

測定装置１では、図１に示すように、演算部２０によって算出された第１距離Ｘ１、第２距離Ｘ２、及び２点間距離Ｘｍなどの測定データが、押圧点Ｐの位置情報としてデータ処理部３０に入力される。演算部２０からデータ処理部３０へのデータ送信は、有線または無線によって行われる。

データ処理部３０は、入力された位置情報をデジタル表示するディスプレイや、位置情報を記録する記録装置などを有する。データ処理部３０には、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを採用可能である。

このとき、演算部２０から送信される位置情報と共に、メジャー部１１の表面に対する外力の加え方に応じて、データ処理部３０における操作を指定することができる。具体的には、メジャー部１１の表面に対するタッチ操作の仕方とデータ処理部３０における測定データに対するデータ処理操作とを関連付けしておく。

演算部２０は、メジャー部１１の表面に対する外力の加え方を操作パラメータとして検出し、この操作パラメータを電気的な信号としてデータ処理部３０に送信する。操作パラメータは、例えば外力が加えられた時間、一定時間内に外力が加わった回数、外力が加えられる位置の変化の仕方などである。操作パラメータに応じて、データ処理部３０に入力された位置情報のデータ処理操作が制御される。即ち、測定装置１では、メジャー部１１の表面を「ダブルクリック」したり「スワイプ」したりすることによって、測定データ以外の情報を入力用コマンドとしてデータ処理部３０に入力できる。

例えば、一定時間内に電圧計測部１３で計測される電圧が断続的に変化することにより、ダブルクリックが行われたことが演算部２０によって検出される。「スワイプ」は、第１の導体部１１１と第２の導体部１１２を接触させた状態で外力を加える位置をずらす操作である。電圧計測部１３で計測される電圧が連続的に変化することなどにより、スワイプが行われたことが演算部２０によって検出される。

操作パラメータの例を図９に示す。例えば、操作パラメータ１の設定は、メジャー部１１の表面の１点に外力が加えられ、外力が加えられた時間が時間Ｔ１以上である場合に、演算部２０から入力された測定データをデータ処理部３０に記録させるものである。これにより、押圧点の測定データがデータ処理部３０に記録される。時間Ｔ１は任意に設定可能であるが、例えば０．８秒程度に設定する。

また、図９に示した操作パラメータ２の設定は、時間Ｔ１以上にわたってメジャー部１１の表面の２点に外力が加えられた場合に、２点間距離の測定データをデータ処理部３０に記録させるものである。例えば２点に外力が同時に加えられた場合に、２点間距離の測定データがデータ処理部３０に記録される。

操作パラメータ３の設定は、メジャー部１１の表面の１点をダブルクリックすることによって、データ処理部３０に入力された測定データを確定値としてデータ処理部３０に記録させるものである。例えば、操作パラメータ１、２では測定データがデータ処理部３０に入力される操作だけを行うように設定しておき、操作パラメータ３によって測定データをデータ処理部３０に保存する。

操作パラメータ４の設定は、メジャー部１１の表面の１点に外力を加えた状態で、時間Ｔ２以内にメジャー部１１の表面の他の部分をダブルクリックすることによって、データ処理部３０に記録された測定データを削除させるものである。例えば、ダブルクリックする回数に応じて、記録された測定データが新しい順に削除されるようにしてもよい。時間Ｔ２は、例えば０．４秒程度に設定する。

操作パラメータ５は、メジャー部１１の表面の１点に外力を加えた状態で、メジャー部１１の表面の他の部分をスワイプすることによって、データ処理部３０に記録される測定データに区切りを入れる操作を行わせるものである。例えば、連続測定を行っている場合に測定データをグループ分けしてデータ処理部３０に記録するために、操作パラメータ５が入力されたタイミングで改行を行って測定データを記録する。

また、押圧点Ｐの基準位置側の領域においてダブルクリックやスワイプなどのタッチ操作をする場合と、反対側の領域においてタッチ操作する場合とによって、操作パラメータの意味を変えてもよい。

上記のように、測定装置１では、データ処理部３０の入力制御装置としてメジャー部１１を使用できる。即ち、メジャー部１１の表面に対する外力の加え方に応じて、測定データをデータ処理部３０にどのように記録するか、或いは記録した測定データをどのように処理するかを指定できる。

例えば、ＵＳＢキーボードインターフェースなどを介して、演算部２０により算出された測定データや操作パラメータを、データ処理部３０とするＰＣなどに入力可能である。これにより、特別なデバイスが不要で、ＰＣで動作する統計処理などの既存のソフトウェアを、測定データの処理ソフトウェアとして使用できる。

このために、例えば、操作パラメータに応じて操作を判定する制御用ソフトウェアを演算部２０またはデータ処理部３０に組み込んでもよい。この制御用ソフトウェアは、メジャー部１１で入力された操作パラメータをデータ処理部３０の動作を制御する入力信号に変換する。データ処理部３０はこの入力信号に従って動作し、測定データを処理する。

或いは、メジャー部１１で入力された操作パラメータをデータ処理部３０の動作を制御する入力信号に変換してデータ処理部３０に入力する制御装置を、演算部２０とデータ処理部３０との間に設置してもよい。

上記のように、メジャー部１１から操作パラメータをデータ処理部３０に送信してデータ処理部３０における測定データに対する操作を指定できる。このため、種々の測定方法が考えられる。

例えば、操作パラメータの指定によって、連続して測定された複数の測定結果を合算してデータ処理部３０に記録する。具体例として、測定対象物が立方体などの図１０に示すような六面体の荷物１００である場合に、荷物１００の縦Ｗ・横Ｄ・高さＨの３つの寸法の合計を算出するために、所定の操作パラメータの入力によって直前の３つの測定データの合計をデータ処理部３０に記録させるように設定する。これにより、作業者の負担を大幅に軽減し、短時間に測定を実施することができる。

以上に説明したように、本発明の実施形態に係る測定装置１では、メジャー部１１の表面を押すだけ測定が完了する。そして、基準位置から押した位置までの距離や任意の２点間の距離などが自動的に算出される。つまり、測定対象物にメジャー部１１を重ねた状態などにおいて、容易に測定データを取得することができる。

また、測定装置１によれば、ケース部から巻尺テープを引き出した部分の長さを計測する場合のように巻尺テープの基準位置とケース部の基準位置とを精密に位置合わせをする必要がない。更に、測定対象物に巻尺テープを合わせた後に測定を実行するボタンを押すなどの作業が必要ない。このように、測定装置１を用いた測定においては、メジャー部１１から手を離すことなく測定でき、測定データが記録される。このとき、連続的に測定しながら測定データを自動的に記録することが可能である。

したがって、測定装置１の測定によれば、測定作業の効率が向上する。更に、測定データが自動的に記録されるため、測定結果の誤読による測定ミスを防止できる。

この時、測定データを記録するデータ処理部３０において、種々のデータ処理を行うことが可能である。例えば、連続して入力された複数の測定データの合計を自動的に記録するように設定しておいてもよい。また、直前の測定データとの差分を測定毎に記録するように設定しておいてもよい。これにより、測定対象物の複数の測定箇所にわたってメジャー部を沿わせながら、複数の箇所の寸法を連続して測定することができる。

このように、測定装置１を用いた測定によれば、測定作業における作業者の負担が大きく低減でき、測定ミスが抑制された測定を容易に行える。更に、例えば身体測定などにおいて測定値を読み上げる必要がないために、秘密保持の点でも効果がある。

また、測定装置１では、一定の電流値Ｉｐを第１の導体部１１１に流す電流源１２を電源として使用する。このため、接触抵抗により測定データに誤差が生じるという問題を回避できる。これに対し、電圧源を使用した場合には、接触抵抗の影響が測定結果に影響を及ぼすことを排除できない。

更に、測定装置１では、メジャー部１１を構成する第１の導体部１１１や第２の導体部１１２の抵抗率の変化や電流源１２の出力する電流値Ｉｐの変化に対する校正が容易である。

上記のように、測定装置１では、メジャー部１１における接触抵抗や第１の導体部１１１及び第２の導体部１１２の抵抗率の変化の影響を受けない測定を、作業者の負担を軽減しつつ容易に実施することができる。その結果、測定装置１によれば、測定ミスが抑制され、且つ容易に高精度の測定作業を行うことができる。

測定装置１は、大量に長さを測定して記録する業種において好適に使用される。例えば、搬送する荷物の３辺を測定して料金が設定される運送業界や、高品質の商品には全品検査が必須であるアパレル業界などにおいて、測定装置１による測定は効果的である。

＜第１の変形例＞
上記では、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２の基準電位である電圧Ｖｇ１が接地電位である場合を示した。しかし、基準電位は接地電位でなくてもよい。

例えば、図１１に示すように、基準位置である基準側端部Ｇ１に所定のバイアス電圧Ｖｂを印加する。即ち、Ｖｇ１＝Ｖｂとする。そして、電圧Ｖｓ１、電圧Ｖｓ２及び電圧Ｖｇ２と電圧Ｖｇ１との電位差を用いて測定データが算出される。演算部２０は、電圧Ｖｇ１を常時測定することによって、基準電位を自動的に校正することができる。

＜第２の変形例＞
例えば図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、長手方向に沿って一定の間隔で配置された、短手方向に延伸する複数の電極１１０ａを有する構造を第１の導体部１１１に採用してもよい。この場合、長手方向に延伸する電流線１１０ｂの一方の端部から他方の端部に電流が流される。そして、それぞれの電極１１０ａが、電流線１１０ｂと電気的に接続されている。電極１１０ａ及び電流線１１０ｂには、単位長当たりの抵抗が一定の導体が使用される。例えば、帯形状の絶縁性の膜や軟質プラスチック膜などに電極１１０ａ及び電流線１１０ｂを配置することによって、第１の導体部１１１を形成する。

メジャー部１１の表面に外力が加わった場合に、電極１１０ａにおいて第１の導体部１１１と第２の導体部１１２とが電気的に接続する。例えば電極１１０ａを１ｍｍ間隔で配置すると、測定装置１の分解能が１ｍｍとなる。敢えて１ｍｍ未満の分解能を持たせないことによって、例えば太い指でメジャー部１１の表面を押した場合でも、作業者の意図した測定結果が得られる。

図１２（ａ）に示した例では、電極１１０ａよりも細いリード線１１０ｃによって、電極１１０ａと電流線１１０ｂとを電気的に接続している。これにより、電流線１１０ｂを流れる電流が電極１１０ａに流れ込むことが抑制される。このようにして電極１１０ａに流れる電流を無視できる場合には、それぞれの電極１１０ａにおいて表面の電位が均一とみなせる。このため、電極１１０ａのいずれの領域が第２の導体部１１２と接触しても、同一の距離が算出される。換言すると、電極１１０ａ全体が第２の導体部１１２と接触した場合にも、極細な領域で接触した場合と等価の結果が得られる。

図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、リード線を介さずに、電極１１０ａと電流線１１０ｂとが直接に接続する例を示す。図１２（ｂ）に示した例では、電極１１０ａの端部で電流線１１０ｂと電極１１０ａとが接触する。図１２（ｃ）に示した例では、電極１１０ａの中央部付近で電流線１１０ｂと電極１１０ａとが接触する。これらの場合には電極１１０ａに電流がわずかに流れるが、図１２（ａ）の場合に近い測定結果が得られる。

なお、上記のように第１の導体部１１１を電極１１０ａと電流線１１０ｂとに分けることによって、メジャー部１１に使用する導体の幅を細くすることができる。このため、材料の節約や抵抗均一化の容易さを実現できる。また、薄膜以外の、断面が円形状や四角形状の導体を使用することが可能になる。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、既に述べた実施形態の説明においては、メジャー部１１の第２の導体部１１２側の表面に外力を加える例を示した。これに対し、メジャー部１１の第１の導体部１１１側の表面に外力を加えてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…測定装置
１０…測定部
１１…メジャー部
１２…電流源
１３…電圧計測部
２０…演算部
３０…データ処理部
１１１…第１の導体部
１１２…第２の導体部
１１３…スペーサ
１１４…外皮膜
１３０…ワンチップマイコン
１３１…電圧増幅器
１３２…アナログマルチプレクサ

Claims (10)

1. 単位長当たりの抵抗が一定であり且つ一定の電流値で電流が長手方向に流される第１の導体部、及び前記第１の導体部と対向する第２の導体部を有し、表面に外力が加わっていない状態では前記第１の導体部と前記第２の導体部とが電気的に絶縁するように離間して配置され、前記外力が加わった状態では前記外力を加えられた押圧点において前記第１の導体部と前記第２の導体部とが接触して電気的に接続する、屈曲性を有する帯形状のメジャー部と、
   前記メジャー部の端部の電圧を計測する電圧計測部と、
   前記押圧点に前記外力が加わった状態において計測された前記電圧及び前記第１の導体部に流される前記電流値を用いて、前記メジャー部の前記長手方向における前記押圧点の位置を算出する演算部と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記演算部が、前記メジャー部において所定の基準電位が設定された基準位置から前記押圧点までの距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記演算部が、前記メジャー部の表面の離間した２箇所に外力を加えられた場合に、前記２箇所の２点間距離を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記第１の導体部に前記電流を供給する電流源を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置。
5. 前記演算部が、前記押圧点において前記第１の導体部と前記第２の導体部とが電気的に接続した状態における前記第２の導体部の前記端部の電圧Ｖ２、前記一定の電流値Ｉｐ、及び前記第１の導体部の単位長当たりの抵抗Ｒ１を用いて、前記基準位置から前記押圧点までの長さＸを
   Ｘ＝Ｖ２／（Ｒ１×Ｉｐ）
   の関係式を用いて算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定装置。
6. 前記メジャー部の表面に前記外力が加えられていないことを検出して前記Ｒ１×Ｉｐの値を前記演算部が算出することによって前記長さＸを算出するための校正を行う自動校正機能を備えることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
7. 前記電圧計測部が、
   複数箇所について計測された前記電圧がそれぞれ直接に入力されるアナログマルチプレクサと、
   前記アナログマルチプレクサから順次出力される前記電圧を増幅する電圧増幅器と
   を備え、前記複数箇所について計測された前記電圧が同一の前記電圧増幅器によって増幅されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置。
8. 前記第１の導体部が、
   長手方向に延伸し、前記電流が流される電流線と、
   前記電流線とそれぞれ電気的に接続され、前記長手方向に沿って一定の間隔で配置されて短手方向に延伸する複数の電極と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の測定装置。
9. 前記演算部によって算出された前記押圧点の位置を示す位置情報が入力されるデータ処理部を更に備え、
   前記メジャー部の表面に対する前記外力の加え方を操作パラメータとして、前記データ処理部に入力された前記位置情報に対するデータ処理操作が制御されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置。
10. 前記操作パラメータが、前記外力が加えられた時間、一定時間内に前記外力が加わった回数、前記外力が加えられる位置の変化の仕方の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項９に記載の測定装置。

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