JP7124809B2 - Load measuring device - Google Patents

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本発明は、重計測装置に関する。 The present invention relates to a load measuring device.

荷重計測装置とは、接触した対象物に応じて変形し、対象物から受ける荷重を計測する装置である。例えば、人間とロボットの共同作業では、ロボットと人体の多様な接触があり、接触の頻度も高くなる。また、接触時に人体に危険が及ばないように検討がなされ、例えば、センサの検出部に柔軟材料などが用いられている。さらに、詳細な接触状態を把握するため、2次元分布荷重を検出する方法も検討されている。しかしながら、接触体から受ける接触荷重は3軸力であるため、2次元センサでは荷重の大きさと方向を検出することが困難である。 A load measuring device is a device that deforms according to a contacting object and measures the load received from the object. For example, in joint work between humans and robots, there are various types of contact between the robot and the human body, and the frequency of contact is high. In addition, investigations have been made to prevent danger to the human body upon contact, and for example, flexible materials are used in the detection portion of the sensor. Furthermore, in order to grasp the contact state in detail, a method of detecting a two-dimensional distributed load is also being studied. However, since the contact load received from the contact body is a three-axis force, it is difficult for the two-dimensional sensor to detect the magnitude and direction of the load.

一方、接触体から物体表面に作用する接触荷重の大きさおよびその荷重方向を検出可能な荷重測定センサとして、力作用部に加えられた力を6つの軸力に分けて検出する6軸力覚センサや、歪み検出素子としてのピエゾ抵抗素子を有する多軸力覚センサなどが提案されている。その他、電磁誘導式力覚センサや静電容量式力覚センサなども検討されている。 On the other hand, as a load measuring sensor capable of detecting the magnitude and direction of the contact load acting on the surface of the object from the contacting body, the 6-axis force sensor detects the force applied to the force acting part by dividing it into six axial forces. Sensors, multiaxial force sensors having piezoresistive elements as strain detecting elements, and the like have been proposed. In addition, an electromagnetic induction type force sensor, a capacitive type force sensor, and the like are also being considered.

荷重計測装置に関連して、例えば特許文献1には、接触体側に配置される弾性体からなる層と、物体側に配置される荷重測定層とを具備し、該荷重測定層は、可撓性を有する弾性体側の基板と、それから間隔を隔てて対向配置した物体側の基板とからなり、接触体から物体に作用する接触荷重に応じてオン状態となるマイクロスイッチの位置に基づいて、接触荷重の大きさおよびその荷重方向を検出することを特徴とする柔軟接触型荷重測定センサが開示されている。 In relation to a load measuring device, for example, in Patent Document 1, a layer made of an elastic body arranged on the contact body side and a load measuring layer arranged on the object side are provided. An elastic body-side substrate and an object-side substrate arranged opposite to each other with a gap therebetween. A flexible contact load measuring sensor is disclosed that is characterized by detecting the magnitude and direction of a load.

一方、形状計測装置とは、対象物と接触することにより、対象物の3次元形状を計測する装置である。形状計測装置に関連して、例えば特許文献2には、物体の3次元形状を2個以上の弾性体で支持する接触式のプローブにて走査して形状を測定する三次元形状測定装置において、接触式プローブを支持する2個以上の弾性体の弾性率が異なっていることを特徴とする3次元形状測定装置が開示されている。 On the other hand, a shape measuring device is a device that measures the three-dimensional shape of an object by coming into contact with the object. In relation to the shape measuring device, for example, Patent Document 2 describes a three-dimensional shape measuring device that scans the three-dimensional shape of an object with a contact-type probe supported by two or more elastic bodies to measure the shape, A three-dimensional shape measuring apparatus is disclosed in which two or more elastic bodies supporting a contact probe have different elastic moduli.

さらに、3次元位置演算装置とは、計測対象点の3次元空間における位置(以下、「3次元座標位置」という場合がある)を演算する装置である。3次元位置演算装置に関連して、例えば特許文献3には、計測対象である移動体を撮影するとともに、ラインごとに露光タイミングが異なる撮像素子を含む複数のカメラと、移動体に向けて光を投光する投光手段と、移動体が複数のカメラによって計測される計測位置に到達したことを検知する検知手段と、複数のカメラの全ラインが露光状態となるように複数のカメラの露光を制御し、複数のカメラの全ラインが露光状態である期間に光を投光するように投光手段を制御する制御手段と、複数のカメラで撮影された画像に基づいて移動体の3次元距離を計算する3次元距離計算手段とを備えることを特徴とする3次元計測装置が開示されている。 Furthermore, a three-dimensional position calculation device is a device that calculates the position of a point to be measured in a three-dimensional space (hereinafter sometimes referred to as "three-dimensional coordinate position"). In relation to the three-dimensional position calculation device, for example, Patent Document 3 discloses that a moving body to be measured is photographed, and a plurality of cameras including imaging elements with different exposure timings for each line and a light beam directed toward the moving body are disclosed. , detection means for detecting that the moving object has reached a measurement position measured by a plurality of cameras, and exposure of the plurality of cameras so that all lines of the plurality of cameras are in an exposure state. and a control means for controlling the light projecting means so as to project light during a period in which all lines of a plurality of cameras are in an exposure state; A three-dimensional measuring device is disclosed, which is characterized by comprising three-dimensional distance calculation means for calculating distance.

また、3次元位置演算装置に関連して、特許文献4には、測距用レーザ光を射出し、距離を測定するレーザ変位計を用いて、絶対3次元変位量の計測が行われる3次元変位検出装置が開示されている。 Further, in relation to the three-dimensional position calculation device, Patent Document 4 discloses a three-dimensional position calculation device in which an absolute three-dimensional displacement amount is measured using a laser displacement meter that emits a laser beam for distance measurement and measures a distance. A displacement sensing device is disclosed.

特開2007-187502号公報JP 2007-187502 A 特開2003-156323号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-156323 特開2014-95631号公報JP 2014-95631 A 特開2000-205815号公報JP-A-2000-205815

荷重計測装置に関する従来技術では、接触体から物体表面に作用する接触荷重の大きさおよびその荷重方向が検出可能な荷重測定センサなどが開示されている。しかしながら、このようなセンサを、例えばシートにおける着座状況の把握に適用しようとした場合、正確な荷重計測を行うことができない。すなわち、従来技術に係る荷重測定センサでは荷重が作用した際の計測面の傾斜が考慮されておらず、例えば、シートなどに荷重が付加された際に、シート面(測定対象面)が変形する場合には、荷重測定センサがシート面の変形に応じて傾斜する。このため、センサの計測軸の向きが、シート面の変形状況に応じて変化する。 Conventional technologies related to load measuring devices have disclosed load measuring sensors capable of detecting the magnitude and direction of the contact load acting on the surface of an object from a contact body. However, when such a sensor is applied to, for example, grasping the seating condition of a seat, accurate load measurement cannot be performed. That is, the load measuring sensor according to the conventional technology does not consider the inclination of the measurement surface when a load acts. In this case, the load measuring sensor tilts according to the deformation of the seat surface. Therefore, the direction of the measurement axis of the sensor changes according to the deformation state of the seat surface.

変形の一例では、傾斜角度が30度から50度の場合があり、例えば、Z軸に付加された荷重は、計測軸の傾斜の影響により、測定値が40%程度変化し、その変化量はシート面の変形状況に応じて異なる。このため、測定対象面が変形する場合には変形状況を把握し、測定荷重を変形状況に応じて補正することによって、正確な荷重計測が行われる。すなわち、荷重の計測と同時に変形の計測が必要となるが、従来技術では、これらを同時に計測することが困難であり、荷重測定において大きな誤差が生じるといった課題があった。 In one example of deformation, the tilt angle may be from 30 degrees to 50 degrees. For example, the load applied to the Z axis changes the measured value by about 40% due to the influence of the tilt of the measurement axis, and the amount of change is It differs according to the deformation state of the seat surface. Therefore, when the surface to be measured is deformed, the state of deformation is grasped and the load to be measured is corrected according to the state of deformation, thereby performing accurate load measurement. In other words, it is necessary to measure the deformation simultaneously with the measurement of the load, but in the conventional technology, it is difficult to measure these simultaneously, and there is a problem that a large error occurs in the load measurement.

一方、形状計測装置に関する従来技術では、三次元形状を計測するためのセンサとして、プローブ、ディジタルカメラおよび慣性センサなどが必要とされる場合もあり、計測対象物の配置や動作などが制限されたり、弾性特性に少なからず影響を与える場合がある。つまり、センサの大きさや剛性等によって、計測対象物の配置や動作などの動作状況が制限される場合がある。例えば、プローブで計測対象物の表面を走査して3次元形状を取得するためは、所定の大きさと剛性を有するプローブが必要であり、プローブを走査させるための走査装置も必要となる。このため、一定の広さの計測空間も必要となり、計測対象物の配置や動作を制限しないと計測が困難となる。このため、計測対象物の形状変化を適切に評価することができなくなるという問題を生ずる可能性もある。この点、特許文献2に開示された3次元形状測定装置でも、計測時にプローブが計測対象物と接触するため、操作時に接触力が変動したり、計測対象物を損傷するなどの問題がある。また、複数の計測対象物が接触している接触面の形状などは計測が困難である。要するに、従来技術に係る形状計測装置では、計測対象物の多様な動作状況において、高精度な形状計測が行えないという問題があった。 On the other hand, conventional technology related to shape measurement devices sometimes requires probes, digital cameras, inertial sensors, etc. as sensors for measuring three-dimensional shapes. , may have a considerable effect on the elastic properties. In other words, depending on the size, rigidity, etc. of the sensor, there are cases where the operating conditions such as the placement and operation of the object to be measured are restricted. For example, in order to obtain a three-dimensional shape by scanning the surface of an object to be measured with a probe, a probe having a predetermined size and rigidity is required, and a scanning device for scanning the probe is also required. Therefore, a measurement space of a certain size is required, and measurement becomes difficult unless the arrangement and movement of the object to be measured are restricted. For this reason, there is a possibility of causing a problem that the change in shape of the object to be measured cannot be evaluated appropriately. In this regard, even in the three-dimensional shape measuring apparatus disclosed in Patent Document 2, the probe contacts the object to be measured during measurement, so there are problems such as fluctuations in contact force during operation and damage to the object to be measured. In addition, it is difficult to measure the shape of a contact surface with which a plurality of measurement objects are in contact. In short, the shape measuring apparatus according to the prior art has a problem that highly accurate shape measurement cannot be performed in various operating conditions of the object to be measured.

さらに、3次元計測装置に関する従来技術においては、3次元形状を計測するためのセンサとして、ディジタルカメラや投光器あるいは無線機器などを用いているため、測定対象物の配置や動作などが制限される。このため、例えば、測定対象物が相互に密接しているような動作状況においては、3次元位置計測が行えないという問題があった。 Furthermore, in the prior art relating to three-dimensional measuring devices, since a digital camera, a projector, or a wireless device is used as a sensor for measuring a three-dimensional shape, the placement and movement of the object to be measured are restricted. For this reason, there is a problem that three-dimensional position measurement cannot be performed, for example, under operating conditions in which objects to be measured are in close contact with each other.

従来技術に係る3次元計測装置が、測定対象物の配置や動作などが制限される理由として、センサの大きさや配設空間などの問題がある。つまり、ディジタルカメラでの画像情報や投光器などによる反射光を用いる際には、測定範囲や画素数あるいは光の照射範囲を考慮する必要がある。このため、所定の計測範囲を得るためには、ディジタルカメラを所定距離だけ計測対象物から離す必要がある。同様に投光器やレーザ変位計においても所定距離だけ測定対象物から離す必要がある。さらに、計測対象物が相互に密接している面に対しては計測が困難であるといった問題もある。一方、無線機器は、計測対象物に密接させて計測が可能であるが、機器の剛性が高いことや一定の大きさを有していることから、計測対象物の外観や構造に少なからず影響を与えるため、計測対象物の特性を阻害するという問題がある。 The reason why conventional three-dimensional measuring devices are limited in the arrangement and movement of the object to be measured is due to problems such as the size of the sensor and the installation space. In other words, when using image information from a digital camera or reflected light from a light projector, it is necessary to consider the measurement range, the number of pixels, or the light irradiation range. Therefore, in order to obtain a predetermined measurement range, it is necessary to separate the digital camera from the object to be measured by a predetermined distance. Similarly, the projector and the laser displacement meter must be separated from the object to be measured by a predetermined distance. Furthermore, there is also the problem that it is difficult to measure surfaces where objects to be measured are in close contact with each other. On the other hand, wireless devices can be placed in close contact with the object to be measured, but because of their high rigidity and fixed size, they can affect the appearance and structure of the object to be measured. , there is a problem that the characteristics of the object to be measured are disturbed.

本発明は、上記諸問題に鑑みてなされたものであり、計測対象物の性質を問わず、より簡易な構成で、より正確に計測することが可能な荷重計測装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a load measuring apparatus capable of measuring more accurately with a simpler configuration regardless of the properties of the object to be measured. and

上記の目的を達成するために、請求項に記載の荷重計測装置は、計測対象物に接触させて前記計測対象物に加えられた荷重を荷重ベクトルとして計測する荷重計測装置であって、3次元空間において位置が変化する計測端子と、各々一端が前記計測端子に接続されるとともに、変位に伴って電気的特性が変化する複数の弾性体と、前記複数の弾性体の各々の前記電気的特性を測定する測定部と、前記測定部で測定された前記電気的特性に基づいて前記計測端子の空間位置を演算する演算部と、を含む、複数の3次元位置演算装置数の前記3次元位置演算装置の前記複数の弾性体の他端に接続された前記計測対象物の形状に応じて位置が変化する複数の計測端子と、を含み、前記複数の計測端子によって複数の前記3次元位置演算装置が接続され、前記複数の弾性体の変位量と印加された力との関係が予め定められた第2の特性となっており、前記演算部は、前記計測対象物が接触した際に、前記測定部で測定された前記電気的特性に基づいて算出された前記変位量に対応する力、および演算された前記計測端子の空間位置と前記複数の弾性体の各々の他端に対応する点の位置を用いて導出された前記力の方向を前記計測端子ごとに求め、前記計測端子に対応する前記力を合成し前記荷重をベクトルとして演算す
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記複数の弾性体の各々は導電性を有するとともに前記電気的特性が抵抗値である導電性弾性体であり、かつ前記複数の弾性体の各々の長さと前記抵抗値との関係が予め定められた第1の特性となっており、前記演算部は、前記測定部で測定された前記抵抗値から前記予め定められた第1の特性に従って求められた前記複数の弾性体の各々の長さを用いて前記計測端子の空間位置を演算する。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記演算部は、前記複数の弾性体の他端に対応する点を中心とし、前記複数の弾性体の各々の長さを半径とする複数の球体の交点を前記計測端子の空間位置として演算する。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記演算部は、前記交点が複数存在する場合に、複数の前記交点の中点を前記計測端子の空間位置として演算する。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の発明において、前記複数の弾性体の数が少なくとも3個である。
In order to achieve the above objects, the load measuring device according to claim 1 is a load measuring device that is brought into contact with an object to be measured and measures the load applied to the object to be measured as a load vector. a measurement terminal whose position changes in a dimensional space; a plurality of elastic bodies each having one end connected to the measurement terminal and having electrical characteristics that change with displacement; and the electrical properties of each of the plurality of elastic bodies. a plurality of three -dimensional position calculation devices , including a measurement unit that measures characteristics, and a calculation unit that calculates the spatial positions of the measurement terminals based on the electrical characteristics measured by the measurement unit; a plurality of measurement terminals connected to the other ends of the plurality of elastic bodies of the three-dimensional position calculation device and whose positions change according to the shape of the object to be measured; A three-dimensional position calculation device is connected , and the relationship between the displacement amount of the plurality of elastic bodies and the applied force is a predetermined second characteristic, and the calculation unit calculates force corresponding to the amount of displacement calculated based on the electrical characteristics measured by the measuring unit, the calculated spatial position of the measurement terminal, and each of the plurality of elastic bodies when contact is made; The directions of the forces derived using the positions of the points corresponding to the ends are obtained for each of the measurement terminals, the forces corresponding to the measurement terminals are synthesized, and the load is calculated as a vector.
Further, the invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein each of the plurality of elastic bodies is a conductive elastic body having conductivity and the electrical characteristic being a resistance value, and A relationship between the length of each of the plurality of elastic bodies and the resistance value is a predetermined first characteristic, and the calculation unit calculates the predetermined characteristic from the resistance value measured by the measurement unit. The spatial position of the measurement terminal is calculated using the length of each of the plurality of elastic bodies obtained according to the first characteristic.
In the invention according to claim 3, in the invention according to claim 2, the calculation unit is configured to calculate the length of each of the plurality of elastic bodies around a point corresponding to the other end of the plurality of elastic bodies. The point of intersection of a plurality of spheres with a radius of 100 mm is calculated as the spatial position of the measurement terminal.
In the invention according to claim 4, in the invention according to claim 3, when there are a plurality of the intersections, the calculation unit calculates a midpoint of the plurality of intersections as the spatial position of the measurement terminal. do.
According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the number of the plurality of elastic bodies is at least three.

また、請求項に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の発明において、前記計測対象物が弾性体であるものである。 Moreover, the invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein the object to be measured is an elastic body.

本発明によれば、計測対象物の性質を問わず、より簡易な構成で、より正確に計測することが可能な荷重計測装置を提供することができるという効果を奏する。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to provide the load measuring device which can measure more correctly with a simpler structure regardless of the property of a measuring object.

第1の実施の形態に係る、(a)は計測対象物の一例としてのシートを示す斜視図、(b)は着座者が着座した際のシートクッション面の変形状況を示す断面図、(c)はシートクッションの有限要素法を用いたモデルの例を示す斜視図である。According to the first embodiment, (a) is a perspective view showing a seat as an example of a measurement object, (b) is a cross-sectional view showing a deformation state of the seat cushion surface when the seated person is seated, (c ) is a perspective view showing an example of a model of a seat cushion using the finite element method. 第1の実施の形態に係る、(a)は荷重計測装置の平面図および荷重計測装置のシートクッションへの配設を示す斜視図、(b)は導電性弾性体の荷重と電気抵抗の関係の一例を示すグラフ、(c)は荷重計測装置の電気的等価回路を説明する平面図である。(a) is a plan view of the load measuring device and a perspective view showing the arrangement of the load measuring device on the seat cushion, and (b) is the relationship between the load of the conductive elastic body and the electrical resistance, according to the first embodiment. 1 is a graph showing an example of , and (c) is a plan view for explaining an electrical equivalent circuit of the load measuring device. 実施の形態に係る、(a)は導電性弾性体の電気的接続を示すブロック図、(b)は単位センサの等価回路を示す回路図である。FIG. 4A is a block diagram showing electrical connection of conductive elastic bodies, and FIG. 4B is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a unit sensor according to the embodiment; 第1の実施の形態に係る荷重計測装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view showing an example of composition of a load measuring device concerning a 1st embodiment. 第1の実施の形態に係る荷重計測装置の、(a)、(b)は単位センサにおける導電性弾性体の長さと荷重の関係を説明する図、(c)は球体モデルを用いた座標の算出を説明する図である。(a) and (b) of the load measuring device according to the first embodiment are diagrams for explaining the relationship between the length of the conductive elastic body and the load in the unit sensor, and (c) is the coordinates using a spherical model. It is a figure explaining calculation. 第1の実施の形態に係る荷重計測装置の、(a)は座標算出処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、(b)は荷重ベクトル算出処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。3(a) is a flow chart showing the flow of processing of a coordinate calculation processing program, and (b) is a flow chart showing the flow of processing of a load vector calculation processing program of the load measuring device according to the first embodiment. 第2の実施の形態に係る形状計測装置の構成の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a structure of the shape measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る形状計測装置の、(a)、(b)は単位センサにおける導電性弾性体の長さと3次元座標位置の関係を説明する図、(c)は球体モデルを用いた座標の算出を説明する図である。(a) and (b) of the shape measuring device according to the second embodiment are diagrams for explaining the relationship between the length of the conductive elastic body and the three-dimensional coordinate position in the unit sensor, and (c) uses a spherical model. FIG. 10 is a diagram for explaining calculation of the coordinates of the position. 第2の実施の形態に係る形状計測装置の、形状計測処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。9 is a flow chart showing the flow of processing of a shape measurement processing program of the shape measurement device according to the second embodiment; (a)、(b)は、様々な形態の人の姿勢を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing various forms of human postures. 第2の実施の形態に係る形状計測装置の、(a)は第1の応用例を示す図、(b)は第1の応用例の変形例を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing a first application example of the shape measuring apparatus according to the second embodiment, and FIG. 8B is a diagram showing a modification of the first application example; 第2の実施の形態に係る形状計測装置の、(a)は第2の応用例を示す図、(b)は第2の応用例における形状計測の原理を説明する図である。FIG. 8A is a diagram showing a second application example of the shape measuring apparatus according to the second embodiment, and FIG. 8B is a diagram explaining the principle of shape measurement in the second application example. 第3の実施の形態に係る3次元位置演算装置の、(a)は単位センサにおける導電性弾性体の長さと3次元座標位置の関係を説明する図、(b)は球体モデルを用いた座標の算出を説明する図である。In the three-dimensional position calculation device according to the third embodiment, (a) is a diagram for explaining the relationship between the length of the conductive elastic body and the three-dimensional coordinate position in the unit sensor, and (b) is the coordinates using a spherical model. It is a figure explaining calculation of. 第3の実施の形態に係る3次元位置演算装置の、(a)は構成の一例を示す平面図、(b)は電気的等価回路を示す図である。FIG. 8A is a plan view showing an example of the configuration of a three-dimensional position calculation device according to a third embodiment, and FIG. 8B is a diagram showing an electrical equivalent circuit; 3次元位置演算装置において発生する可能性のある誤差について説明する図である。It is a figure explaining the error which may generate|occur|produce in a three-dimensional position calculating device. 第3の実施の形態に係る3次元位置演算装置の位置演算処理の原理について説明する図である。It is a figure explaining the principle of the position calculation process of the three-dimensional position calculation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る3次元位置演算装置の位置演算処理の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the position calculation process of the three-dimensional position calculation apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1から図6を参照して、本実施の形態に係る荷重計測装置について説明する。本実施の形態に係る荷重計測装置は、上述した課題を解決するために、センサの形状を小さくするとともに、従来技術に係る荷重計測装置と比較して剛性を低くすることによって、計測対象物の弾性特性への影響を小さくしている。その上で、計測対象物の形状変化と作用する荷重を同時に計測し、荷重ベクトルの高精度な計測を可能としている。
[First embodiment]
A load measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. In order to solve the above-described problems, the load measuring device according to the present embodiment reduces the shape of the sensor and lowers the rigidity as compared with the load measuring device according to the conventional technology. The effect on elastic properties is reduced. In addition, the change in shape of the object to be measured and the applied load are simultaneously measured, enabling highly accurate measurement of the load vector.

まず、図1(a)から図1(c)を参照し、荷重計測装置による荷重ベクトルの計測についてより具体的に説明する。図1(a)は、計測対象物の一例としてのシート100を示している。着座者がシートに着座した際には、シートクッション101やシートバック102に荷重が作用する。 First, with reference to FIGS. 1(a) to 1(c), the measurement of the load vector by the load measuring device will be described more specifically. FIG. 1(a) shows a sheet 100 as an example of an object to be measured. When a seated person sits on the seat, a load acts on the seat cushion 101 and the seat back 102 .

図1(b)は、着座者103の臀部、および着座者103が着座した際のシートクッション101の断面を示している。図1(b)に示す符号Wは着座による下方向の荷重の全体を示し、符号P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7は各々荷重の計測点を示している。図1(b)に示すように、着座者103の着座に伴い、シートクッション101は傾斜や伸長して変形する。図1(b)は、計測点P1~P7の各々の位置、および計測点P1~P7の計測座標軸の変化を示している。例えば、計測点P2は荷重Wの成分Fz’が印加された結果、計測座標軸(X1、Y1、Z1)が図1(b)に示すように傾く。つまり、図1(b)に示すように、シートクッション101の表面に設定した計測点P1~P7での計測座標軸の傾斜角度や3次元座標位置が変化し、計測点の間隔も変化する。このため、計測点(P1~P7)に作用した荷重を計測するためには、各計測座標軸の荷重成分に加えて、計測点の計測座標軸の傾斜角度を計測する必要がある。つまり、各計測点P1~P7における荷重を荷重ベクトルとして算出する必要がある。 FIG. 1B shows a cross section of the buttocks of the seated person 103 and the seat cushion 101 when the seated person 103 is seated. Symbol W shown in FIG. 1(b) indicates the entire downward load due to seating, and symbols P1, P2, P3, P4, P5, P6, and P7 respectively indicate load measurement points. As shown in FIG. 1(b), the seat cushion 101 is deformed by tilting or extending as the seated person 103 sits down. FIG. 1(b) shows the positions of the measurement points P1 to P7 and changes in the measurement coordinate axes of the measurement points P1 to P7. For example, as a result of the component Fz' of the load W being applied to the measurement point P2, the measurement coordinate axes (X1, Y1, Z1) are tilted as shown in FIG. 1(b). That is, as shown in FIG. 1B, the inclination angles and three-dimensional coordinate positions of the measurement coordinate axes at the measurement points P1 to P7 set on the surface of the seat cushion 101 change, and the intervals between the measurement points also change. Therefore, in order to measure the load acting on the measurement points (P1 to P7), it is necessary to measure the tilt angle of the measurement coordinate axis of the measurement point in addition to the load component of each measurement coordinate axis. That is, it is necessary to calculate the load at each of the measurement points P1 to P7 as a load vector.

シートクッション101に作用する荷重ベクトルを算出する方法のひとつとして、有限要素法を用いて算出する方法がある。有限要素法を用いて荷重ベクトルを算出する(つまり、着座状態を解析する)ためには、シートクッション101のシート面を図1(c)に示すような格子でモデル化する。図1(c)に示すシート面計算モデル120では、格子が、複数の結合点121と、各結合点を連結する複数の線状弾性体122とで構成されている。図1(c)には、シート面の変形の源である着座者接触部123(臀部)も併せて示している。図1(c)に示す<1>はシート面を上方から見た図、<2>は下方から見た図である。図1(c)に示すシート面計算モデル120によれば、各計測点における3次元座標軸上の荷重が演算されると同時に傾斜角度などの形状情報も演算されるので、シート面に作用する荷重ベクトルを求めることができる。 As one method of calculating the load vector acting on the seat cushion 101, there is a method of calculating using the finite element method. In order to calculate the load vector using the finite element method (that is, to analyze the seating state), the seat surface of the seat cushion 101 is modeled with a grid as shown in FIG. 1(c). In the seat surface calculation model 120 shown in FIG. 1(c), the lattice is composed of a plurality of joint points 121 and a plurality of linear elastic bodies 122 connecting the joint points. FIG. 1(c) also shows a seated person contact portion 123 (buttocks), which is a source of deformation of the seat surface. <1> shown in FIG. 1(c) is a diagram of the seat surface viewed from above, and <2> is a diagram of the sheet surface viewed from below. According to the seat surface calculation model 120 shown in FIG. 1(c), the load on the three-dimensional coordinate axis at each measurement point is calculated and the shape information such as the angle of inclination is also calculated at the same time. vector can be obtained.

本実施の形態に係る荷重計測装置においては、図1(c)に示すシート面計算モデル120と同様に、計測対象物であるシート100に複数の計測端子を配設し、各々の計測端子を弾性体で結合する。着座によってシート面に荷重が作用した際には、計測端子の3次元座標位置が変化するとともに、計測端子同士を結合する弾性体が伸長する。弾性体の伸長はシート100に作用した荷重によるものであり、作用した荷重と伸長の間には所定の関係がある。 In the load measuring device according to the present embodiment, as in the seat surface calculation model 120 shown in FIG. Connect with an elastic body. When a load acts on the seat surface due to seating, the three-dimensional coordinate positions of the measurement terminals change, and the elastic body connecting the measurement terminals expands. The elongation of the elastic is due to the load applied to the sheet 100, and there is a predetermined relationship between the applied load and the elongation.

ここで、荷重に伴う伸長と電気的特性の変化が既知であるとすると、電気的特性を計測手段によって測定することにより、弾性体の伸長量と荷重を求めることができる。弾性体の伸長量は計測端子間の距離に対応することから、特定の計測端子の3次元座標位置は、その周辺の複数の計測端子の3次元座標位置を基に解析的に求めることができる。すなわち、特定の計測端子の3次元座標位置は、3次元座標位置が既知の複数の計測端子と弾性体の伸長量を基に算出することができる。また、伸長量は荷重に対応することから、伸長量を荷重に置き換えれば、計測端子に作用する荷重ベクトルを取得することができる。 Here, assuming that the elongation and the change in the electrical properties due to the load are known, the amount of elongation and the load of the elastic body can be obtained by measuring the electrical properties with a measuring means. Since the amount of extension of the elastic body corresponds to the distance between the measurement terminals, the three-dimensional coordinate position of a specific measurement terminal can be analytically determined based on the three-dimensional coordinate positions of a plurality of surrounding measurement terminals. . That is, the three-dimensional coordinate position of a specific measurement terminal can be calculated based on a plurality of measurement terminals whose three-dimensional coordinate positions are known and the extension amount of the elastic body. Further, since the amount of extension corresponds to the load, if the amount of extension is replaced with the load, the load vector acting on the measurement terminals can be obtained.

ここで、本実施の形態で用いる弾性体には剛体部分が含まれない点、該弾性体の弾性特性をシート(計測対象物)の弾性特性に比べて小さくすることができる点を勘案すると、本実施の形態に係る荷重計測装置によれば、シートの弾性特性を阻害することなく荷重ベクトルの計測が可能となる。また、弾性体をシート面に密接させて配設することができることから、シート面の外観や構造および機能を損なうこともない。 Considering that the elastic body used in this embodiment does not include a rigid body portion and that the elastic characteristics of the elastic body can be made smaller than the elastic characteristics of the sheet (object to be measured), According to the load measuring device according to the present embodiment, it is possible to measure the load vector without disturbing the elastic characteristics of the seat. Moreover, since the elastic body can be disposed in close contact with the seat surface, the appearance, structure and function of the seat surface are not impaired.

以下、本実施の形態に係る荷重計測装置の構成、作用についてより詳細に説明する。本実施の形態では、荷重計測装置を図1(c)で示したシート面の荷重ベクトル計測に適用した形態を例示して説明する。 The configuration and operation of the load measuring device according to this embodiment will be described in more detail below. In the present embodiment, an example in which the load measuring device is applied to the load vector measurement of the seat surface shown in FIG. 1(c) will be described.

図2(a)<1>は本実施の形態に係る荷重計測装置10を示している。図2(a)<1>に示すように、荷重計測装置10は、計測端子11、固定端子12、導電性弾性体13を含んで構成されている。そして、荷重計測装置10は、図2(a)<2>に示すように、シートクッション101に、計測端子11と導電性弾性体13を一体としたセンサシートとして配設されている。ここで、固定端子12は、計測端子11のうち荷重計測装置10の最外周に配置され、固定されている端子である。 FIG. 2(a) <1> shows the load measuring device 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2(a) <1>, the load measuring device 10 includes a measuring terminal 11, a fixed terminal 12, and a conductive elastic body 13. As shown in FIG. As shown in FIG. 2A <2>, the load measuring device 10 is provided on the seat cushion 101 as a sensor sheet in which the measuring terminals 11 and the conductive elastic bodies 13 are integrated. Here, the fixed terminal 12 is a terminal arranged and fixed to the outermost periphery of the load measuring device 10 among the measurement terminals 11 .

つまり、荷重計測装置10では、図1(c)に示す線状弾性体122として導電性弾性体13を用いている。図2(b)は、導電性弾性体13に作用する荷重と、導電性弾性体13の示す電気抵抗の関係を示している。図2(b)に示すように、本実施の形態に係る導電性弾性体13は、印加される荷重に対してほぼ比例して電気抵抗が変化する(曲線X1)。ここで、曲線X2、X3に示すように、荷重(弾性体長さ)に対して抵抗値が非線形変化する場合は、線形変化するように補正して使用することも可能である。 That is, in the load measuring device 10, the conductive elastic body 13 is used as the linear elastic body 122 shown in FIG. 1(c). FIG. 2B shows the relationship between the load acting on the conductive elastic body 13 and the electrical resistance of the conductive elastic body 13. As shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the electrical resistance of the conductive elastic body 13 according to the present embodiment changes substantially in proportion to the applied load (curve X1). Here, as shown by curves X2 and X3, when the resistance value changes non-linearly with respect to the load (elastic body length), it is possible to use it by correcting it so that it changes linearly.

従って、図2(c)<1>に示す荷重計測装置10(センサシート)は、図2(c)<2>に示すように抵抗網としてモデル化することができる。すなわち、図2(c)<2>では、計測端子11はそのままに、図2(c)<1>に示す導電性弾性体13が、等価抵抗Rcに置き換えられている。図2(c)<2>に示すモデルでは、各計測端子11の間隔が変化した際に、導電性弾性体13(等価抵抗Rc)の抵抗値が変化する。なお、図2(c)<1>の破線で示す、5個の計測端子11と、該5個の計測端子11を接続する導電性弾性体13とを含む構成を、「単位センサ20」と称する場合がある。例えば、図2(a)<1>に示す荷重計測装置10は、接続の中継となる計測端子11を共通にして、25個の単位センサを含んで構成されている。むろん荷重計測装置10に配置させる単位センサ20は25個に限られず、計測対象物の大きさに応じて適宜な数としてもよい。 Therefore, the load measuring device 10 (sensor sheet) shown in FIG. 2(c) <1> can be modeled as a resistance network as shown in FIG. 2(c) <2>. That is, in FIG. 2C <2>, the measurement terminal 11 remains as it is, and the conductive elastic body 13 shown in FIG. 2C <1> is replaced with the equivalent resistance Rc. In the model shown in FIG. 2C <2>, the resistance value of the conductive elastic body 13 (equivalent resistance Rc) changes when the interval between the measurement terminals 11 changes. The configuration including the five measurement terminals 11 and the conductive elastic body 13 connecting the five measurement terminals 11 indicated by the dashed lines in FIG. sometimes referred to as For example, the load measuring device 10 shown in FIG. 2A <1> includes 25 unit sensors with a common measuring terminal 11 serving as a relay for connection. Of course, the number of unit sensors 20 to be arranged in the load measuring device 10 is not limited to 25, and may be an appropriate number according to the size of the object to be measured.

次に、単位センサ20の電気的な接続について説明する。図3(a)は、一つの導電性弾性体13に対する電源の接続と、導電性弾性体13に接続される回路を示している。図3(a)では、導電性弾性体13を可変抵抗としての等価抵抗Riで示し、等価抵抗Riに固定抵抗riが接続されている。等価抵抗Riと固定抵抗riとの直列回路の一端には電圧Eが印加され、他端は例えばGND(グランド)に接続される。 Next, electrical connection of the unit sensors 20 will be described. FIG. 3( a ) shows a power supply connection to one conductive elastic body 13 and a circuit connected to the conductive elastic body 13 . In FIG. 3A, the conductive elastic body 13 is indicated by an equivalent resistance Ri as a variable resistance, and a fixed resistance ri is connected to the equivalent resistance Ri. A voltage E is applied to one end of a series circuit of the equivalent resistance Ri and the fixed resistance ri, and the other end is connected to GND (ground), for example.

等価抵抗Riと固定抵抗riの直列回路に電圧Eが印加されると、等価抵抗Riには分圧ei(=(E×Ri)/(Ri+ri))が発生する。導電性弾性体13の長さの変化に伴って等価抵抗Riの抵抗値が変化すると、分圧eiが変化する。分圧eiはアナログ-ディジタル変換器21によってディジタル信号に変換された後コンピュータ等の演算処理装置22に入力される。演算処理装置22は、入力された信号に対し、図2(b)に示すグラフ等を用いて所定の演算を実行する。以上の処理により、導電性弾性体13に印加される荷重をディジタル値として取得することができる。 When a voltage E is applied to a series circuit of an equivalent resistance Ri and a fixed resistance ri, a divided voltage ei (=(E×Ri)/(Ri+ri)) is generated across the equivalent resistance Ri. When the resistance value of the equivalent resistance Ri changes as the length of the conductive elastic body 13 changes, the divided voltage ei changes. The divided voltage ei is converted into a digital signal by an analog-digital converter 21 and then inputted to an arithmetic processing unit 22 such as a computer. The arithmetic processing unit 22 executes a predetermined arithmetic operation on the input signal using the graph shown in FIG. 2(b) or the like. Through the above processing, the load applied to the conductive elastic body 13 can be obtained as a digital value.

上記のコンピュータは、例えば図示を省略するCPU、ROM、およびRAM等を含んで構成されている。CPUは荷重計測装置10の全体を統括制御する制御部であり、ROMは、荷重計測装置10の制御プログラムや、後述する荷重計測装置10の荷重計測処理プログラム等のプログラムを記憶する記憶手段であり、CPUが該ROMから必要なプログラムを読み出し、RAMに展開して実行する。RAMには、導電性弾性体13の長さ等を一時記憶させる場合もある。また、導電性弾性体13、アナログ-ディジタル変換器21、および演算処理装置22等は信号線で接続されており、必要な情報は電気信号として伝送される。なお、高速な演算処理のために高速な通信が必要な場合は、光ケーブルなどで信号を伝送してもよい。 The computer described above includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown). The CPU is a control unit that controls the entire load measuring device 10, and the ROM is storage means for storing programs such as a control program for the load measuring device 10 and a load measurement processing program for the load measuring device 10, which will be described later. , the CPU reads a necessary program from the ROM, develops it in the RAM, and executes it. The RAM may temporarily store the length of the conductive elastic body 13 and the like. Further, the conductive elastic body 13, the analog-digital converter 21, the arithmetic processing unit 22, etc. are connected by signal lines, and necessary information is transmitted as electric signals. If high-speed communication is required for high-speed arithmetic processing, signals may be transmitted through an optical cable or the like.

図3(a)に示す等価抵抗Riと固定抵抗riとの直列回路を用いて、単位センサ20を書き換えると図3(b)のように表される。図3(b)に示すように、単位センサ20では、等価抵抗Riと固定抵抗riとの直列回路が4個、電圧Eが印加される計測端子11を共通にして接続される。荷重計測装置10は、図3(b)に示す単位センサ20を、計測対象物の大きさ等に応じて必要な個数連結して構成されている。図4は、このように構成された荷重計測装置10を示している。 When the unit sensor 20 is rewritten using the series circuit of the equivalent resistance Ri and the fixed resistance ri shown in FIG. 3A, it is expressed as shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3B, in the unit sensor 20, four series circuits each including an equivalent resistance Ri and a fixed resistance ri are commonly connected to the measurement terminal 11 to which the voltage E is applied. The load measuring device 10 is configured by connecting the required number of unit sensors 20 shown in FIG. 3B according to the size of the object to be measured. FIG. 4 shows the load measuring device 10 configured in this way.

荷重計測装置10は図2(c)<2>に示すような抵抗網であるが、抵抗網の抵抗値が荷重と対応していることから、図4に示すように、荷重計測装置10を計測端子11と計測端子11との間の荷重Wとして標記することができる。図4において、例えば符号「W1121」は、計測端子C11と計測端子C21との間の荷重を示している。荷重計測装置10の各方向は、図4に示す座標軸によって、X方向およびY方向などと標記できる。従って、例えば、計測端子C21に作用する荷重は、荷重W1121,W3121,W2112およびW2132であり、これらの荷重をベクトル合成することによって、計測端子C21に作用する荷重ベクトルを得ることができる。以上の演算により、荷重計測装置10の各計測点の荷重ベクトルを求め、さらに共通の座標面に統合することによって、荷重計測装置10の全体の荷重ベクトル分布を得ることができる。 The load measuring device 10 is a resistance network as shown in <2> of FIG. It can be marked as the load W between the measuring terminals 11 and 11 . In FIG. 4, for example, the symbol "W1121" indicates the load between the measurement terminal C11 and the measurement terminal C21. Each direction of the load measuring device 10 can be denoted as X direction, Y direction, etc. by the coordinate axes shown in FIG. Therefore, for example, the loads acting on the measurement terminal C21 are the loads W1121, W3121, W2112 and W2132, and by vector-combining these loads, the load vector acting on the measurement terminal C21 can be obtained. By calculating the load vector at each measurement point of the load measuring device 10 through the above calculations and integrating them into a common coordinate plane, the load vector distribution of the entire load measuring device 10 can be obtained.

次に、各計測点に作用する荷重ベクトルを求める詳細手順を以下に示す。図5(a)は、単位センサ20の隣接する計測端子11の関係を示し、符号「O」、「C1」、「C2」、「C3」、「C4」は計測端子11を示している。以下、これらの計測端子を、「計測端子O」、「計測端子C1」、「計測端子C2」、「計測端子C3」、「計測端子C4」という場合がある。計測端子11は3次元空間に配置されていることから、計測端子11の間の長さは3次元座標での距離であり、荷重Wの大きさにも対応している。計測端子Oの3次元座標値は、計測端子C1と計測端子Oとの間の長さL1と、計測端子C2と計測端子Oとの間の長さL2と、計測端子C3と計測端子Oとの間の長さL3、計測端子C4と計測端子Oとの間の長さL4によって規定される。 Next, the detailed procedure for obtaining the load vector acting on each measurement point is shown below. FIG. 5(a) shows the relationship between adjacent measurement terminals 11 of the unit sensor 20, and reference numerals "O", "C1", "C2", "C3", and "C4" indicate the measurement terminals 11. FIG. Hereinafter, these measurement terminals may be referred to as "measurement terminal O", "measurement terminal C1", "measurement terminal C2", "measurement terminal C3", and "measurement terminal C4". Since the measurement terminals 11 are arranged in a three-dimensional space, the length between the measurement terminals 11 is the distance in three-dimensional coordinates and also corresponds to the magnitude of the load W. The three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O are the length L1 between the measurement terminal C1 and the measurement terminal O, the length L2 between the measurement terminal C2 and the measurement terminal O, and the length L2 between the measurement terminal C3 and the measurement terminal O. is defined by the length L3 between and the length L4 between the measurement terminal C4 and the measurement terminal O.

また、計測端子C1と計測端子Oとの間の荷重W1と、計測端子C2と計測端子Oとの間の荷重W2と、計測端子C3と計測端子Oとの間の荷重W3と、計測端子C4と計測端子Oとの間の荷重W4の4つの荷重はつり合い状態(平衡状態)となる。よって、長さLと荷重Wの関係は図5(b)に示すようになり、また、計測端子Oの座標値によらずこれらの関係は変わらない。従って、計測端子Oの3次元座標値を算出し、計測端子C1~C4の3次元座標値と組み合わせて荷重Wの各成分の方向を得ることによって、荷重ベクトルを求めることができる。 Moreover, the load W1 between the measurement terminal C1 and the measurement terminal O, the load W2 between the measurement terminal C2 and the measurement terminal O, the load W3 between the measurement terminal C3 and the measurement terminal O, and the measurement terminal C4 and the measurement terminal O are in a balanced state (equilibrium state). Therefore, the relationship between the length L and the load W is as shown in FIG. Therefore, the load vector can be obtained by calculating the three-dimensional coordinate value of the measuring terminal O and combining it with the three-dimensional coordinate value of the measuring terminals C1 to C4 to obtain the direction of each component of the load W.

一方、計測端子Oの3次元座標値は、図5(c)に示すように計測端子C1、C2、およびC3を原点とする半径L1、L2、およびL3の球体モデルM1、M2、M3の交点となる。従って、計測端子Oの3次元座標値は、以下のように求めることができる。 On the other hand, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O are the intersection points of the spherical models M1, M2, and M3 with radii L1, L2, and L3 with the measurement terminals C1, C2, and C3 as origins, as shown in FIG. becomes. Therefore, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O can be obtained as follows.

すなわち、計測端子Oの3次元座標値O=(X、Y、Z)は、計測端子C1、C2、およびC3の各々の座標値Ci=(Xi、Yi、Zi)(i=1、2、3)を中心とする半径Li(i=1、2、3)の球体モデルM1、M2、M3の交点として求めることができる。具体的には、(式1)、(式2)、および(式3)で示す球の方程式を連立方程式として解くことにより求めることができる。
(X-X1)+(Y-Y1)+(Z-Z1)=L1 ・・・ (式1)
(X-X2)+(Y-Y2)+(Z-Z2)=L2 ・・・ (式2)
(X-X3)+(Y-Y3)+(Z-Z3)=L3 ・・・ (式3)
なお、固定端子である計測端子C1、C2、C3の座標値は、荷重計測装置10のシートクッション101への取り付け条件から一義的に決まる。
That is, the three-dimensional coordinate value O=(X, Y, Z) of the measurement terminal O is the coordinate value Ci=(Xi, Yi, Zi) of each of the measurement terminals C1, C2, and C3 (i=1, 2, 3) as the intersection of spherical models M1, M2, and M3 with radius Li (i=1, 2, 3). Specifically, it can be obtained by solving the equations of the sphere represented by (Equation 1), (Equation 2), and (Equation 3) as simultaneous equations.
(X-X1) 2 + (Y-Y1) 2 + (ZZ1) 2 = L1 2 (Formula 1)
(X-X2) 2 + (Y-Y2) 2 + (Z-Z2) 2 = L2 2 (Formula 2)
(X-X3) 2 + (Y-Y3) 2 + (Z-Z3) 2 = L3 2 (Formula 3)
Note that the coordinate values of the measurement terminals C1, C2, and C3, which are fixed terminals, are uniquely determined from the mounting conditions of the load measuring device 10 to the seat cushion 101. FIG.

上述した単位センサ20ごとの計測端子11の3次元座標値の算出処理を繰り返すことにより、荷重計測装置10の全体の計測端子11の3次元座標値が求まる。その結果、荷重計測装置10を配設したシートクッション101に、着座者103が着座した状態における荷重ベクトルを取得することができる。 By repeating the calculation process of the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 for each unit sensor 20 described above, the three-dimensional coordinate values of the entire measurement terminals 11 of the load measuring device 10 are obtained. As a result, it is possible to acquire the load vector in the state where the seated person 103 is seated on the seat cushion 101 on which the load measuring device 10 is arranged.

図4に示す荷重計測装置10を例にとり、上記の繰り返し処理の内容を説明する。ここで、センサシート外周の計測端子、つまり固定端子12である計測端子C11、C12、C13、C14、C31、C51、C71、C72、C73、C74、C54、およびC34の座標値は既知であるとする。これらの座標値は、例えば、これらの計測端子11を荷重計測装置10等に固定することによって座標値を規定することができる。従って、シートクッション101に荷重が作用してもこれらの固定端子12の座標値は変化しない。また、これらの固定端子12を接続するW1112、W1213、およびW1314等の間隔が変化しないことから荷重も変化しない。従って、図4に示す荷重計測装置10において、荷重ベクトルが計測可能な計測端子は、C21、C22、C23、C41、C42、C43、C61、C62、C63となる。 Taking the load measuring device 10 shown in FIG. 4 as an example, the content of the above iterative processing will be described. Here, it is assumed that the coordinate values of the measurement terminals on the outer periphery of the sensor sheet, that is, the measurement terminals C11, C12, C13, C14, C31, C51, C71, C72, C73, C74, C54, and C34, which are the fixed terminals 12, are known. do. These coordinate values can be defined by, for example, fixing these measurement terminals 11 to the load measuring device 10 or the like. Therefore, even if a load acts on the seat cushion 101, the coordinate values of these fixed terminals 12 do not change. Further, since the intervals of W1112, W1213, W1314, etc. connecting these fixed terminals 12 do not change, the load does not change either. Therefore, in the load measuring device 10 shown in FIG. 4, the measurement terminals capable of measuring the load vector are C21, C22, C23, C41, C42, C43, C61, C62, and C63.

計測端子11の座標値を求める手順としては、座標値が既知である計測端子から順次処理を行う必要がある。以下では、荷重計測装置10のX方向左端(計測端子C11、C12、C13、C14)でY方向下端(計測端子C11、C31、C51、C71)から処理を展開する例を示す。 As a procedure for obtaining the coordinate values of the measurement terminals 11, it is necessary to perform processing sequentially from the measurement terminals whose coordinate values are known. In the following, an example of developing the process from the left end (measurement terminals C11, C12, C13, C14) in the X direction of the load measuring device 10 and the bottom end (measurement terminals C11, C31, C51, C71) in the Y direction is shown.

まず、計測端子C11、C12、C31、C21の座標値を求める。求めた計測端子C21と計測端子C12およびC31の座標値から計測端子C32の座標値を求める。以上から、単位センサ20の5個の計測端子11の座標値を求めることができる。 First, the coordinate values of the measurement terminals C11, C12, C31, and C21 are obtained. The coordinate values of the measuring terminal C32 are determined from the determined coordinate values of the measuring terminal C21 and the measuring terminals C12 and C31. From the above, the coordinate values of the five measurement terminals 11 of the unit sensor 20 can be obtained.

次にX方向に単位センサ20の1個分だけ移動し、計測端子C32、C31、C51の座標値から計測端子C41の座標値を求め、計測端子C32、C41、C51の座標値から計測端子C52の座標値を求めことができる。さらに単位センサ20の1個分移動し、計測端子C51、C52、C71の座標値から計測端子C61の座標値を求めことができる。 Next, the unit sensor 20 is moved in the X direction by one unit sensor, the coordinate values of the measuring terminal C41 are obtained from the coordinate values of the measuring terminals C32, C31, and C51, and the measuring terminal C52 is obtained from the coordinate values of the measuring terminals C32, C41, and C51. can be obtained. Further, by moving by one unit sensor 20, the coordinate values of the measuring terminal C61 can be obtained from the coordinate values of the measuring terminals C51, C52, and C71.

計測端子C71、およびC72の座標値は既知であることから、以上によりX方向の端部から端部までの座標値が求まったことになる。なお、計測端子C52、C61、およびC71から求めたC72の座標値と、既知であるC72の座標値とを比較することによって、演算精度を確認することができる。このような、演算精度確認に加え、複数の固定点と弾性体長さの組み合わせ演算が可能であることから、複数の条件での演算結果を比較することにより、演算精度の確認を行うことが可能である。 Since the coordinate values of the measurement terminals C71 and C72 are known, the coordinate values from end to end in the X direction are thus found. The calculation accuracy can be confirmed by comparing the coordinate values of C72 obtained from the measurement terminals C52, C61, and C71 with the known coordinate values of C72. In addition to checking the calculation accuracy, it is possible to calculate the combination of multiple fixed points and elastic body lengths, so it is possible to check the calculation accuracy by comparing the calculation results under multiple conditions. is.

次に、Y方向に単位センサ20の1個分だけ移動して、上記と同様の処理をX方向の一端部から他端部まで単位センサ20の1個分ずつ移動して繰り返す。Y方向端部の計測端子C14、C34、C54、およびC74は座標値が既知であることから、座標値を求める必要はないが、上記のように演算精度の確認のために求めてもよい。以上の処理によって、荷重計測装置10全体の計測端子11の3次元座標値を求めることができる。 Next, it is moved by one unit sensor 20 in the Y direction, and the same processing as described above is repeated by moving one unit sensor 20 at a time from one end to the other end in the X direction. Since the coordinate values of the measurement terminals C14, C34, C54, and C74 at the ends in the Y direction are known, it is not necessary to determine the coordinate values, but they may be determined to confirm the calculation accuracy as described above. Through the above processing, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 of the entire load measuring device 10 can be obtained.

一方、荷重計測装置10に設定したXYZ座標系に対する、2つの計測端子11の間を結んだ導電性弾性体13の傾斜角度は、2つの計測端子11の3次元座標値を用いて得られる。得られた角度を基に荷重W1、W2、W3、およびW4を荷重ベクトルとして合成することによって、計測点に作用した荷重ベクトルを求めることができる。 On the other hand, the inclination angle of the conductive elastic body 13 connecting the two measurement terminals 11 with respect to the XYZ coordinate system set in the load measuring device 10 is obtained using the three-dimensional coordinate values of the two measurement terminals 11 . By synthesizing the loads W1, W2, W3, and W4 as a load vector based on the obtained angles, the load vector acting on the measurement point can be obtained.

以上の処理によって、本実施の形態に係る荷重計測装置10では、シートクッション101の弾性特性に影響を与えることなく、着座時の荷重ベクトルを高精度に計測することができる。なお、測定対象物であるシートクッション101の荷重に対する弾性特性と、導電性弾性体13の弾性特性に関しては、荷重値が計測項目に含まれる場合は、計測前に両者の対応をとっておく必要がある。 With the above processing, the load measuring device 10 according to the present embodiment can measure the load vector at the time of seating with high accuracy without affecting the elastic characteristics of the seat cushion 101 . Regarding the elastic characteristics with respect to the load of the seat cushion 101 and the elastic characteristics of the conductive elastic body 13, which are the objects to be measured, if the load value is included in the measurement item, it is necessary to take correspondence between the two before the measurement. There is

<応用例>
本実施の形態に係る荷重計測装置10の具体的応用例について説明する。具体的に荷重ベクトルの計測が重要となる例として、例えばベッドでの寝心地評価がある。この場合の荷重計測装置も、基本的な構成および作用は上記荷重計測装置10と同様なので、詳細な説明は省略する。
<Application example>
A specific application example of the load measuring device 10 according to the present embodiment will be described. A specific example in which the measurement of the load vector is important is, for example, evaluation of comfort in bed. Since the load measuring device in this case also has the same basic configuration and operation as the load measuring device 10, detailed description thereof will be omitted.

ベッドでの寝心地評価において、特に病気等で長期間ベッドに横たわった状態では褥瘡が生じることがある。褥瘡は、身体に加わった外力が骨と皮膚表層の間の軟部組織の血流を低下あるいは停止させ、不可逆的な阻血性障害になることとされている。本実施の形態に係る荷重計測装置10による荷重ベクトルの計測によれば、このような状況下においても身体に加わる外力を詳細に把握することができる。すなわち、荷重計測装置10は、従来計測が困難であった荷重ベクトルの計測が可能となることに加えて、計測端子11や導電性弾性体13の剛性を小さくできることから、身体とベッド面の間に配設しても身体に及ぼす影響が小さく、ベッドでの寝心地評価で好適な計測状態を提供できる。 In the evaluation of comfort in bed, pressure ulcers may develop especially when a patient lies in bed for a long period of time due to illness or the like. Pressure ulcers are considered to be irreversible ischemic disorders when an external force applied to the body reduces or stops blood flow in soft tissues between bones and the surface layer of the skin. According to the measurement of the load vector by the load measuring device 10 according to the present embodiment, it is possible to grasp the external force applied to the body in detail even under such circumstances. That is, the load measuring device 10 can measure a load vector, which has been difficult to measure in the past. It has little effect on the body even if it is placed in the middle of the bed, and can provide a suitable measurement state for evaluating sleeping comfort in bed.

なお、本実施の形態に係る荷重計測装置10における計測端子11は、導電性弾性体13同士を結合した部位をそのまま用いたものでもよい。また、導電性弾性体13も例えば、バネ特性を有する部材と変位計測機能を有する部材、および荷重計測機能を有する部材を組み合わせて構成してもよい。 The measurement terminal 11 in the load measuring device 10 according to the present embodiment may use the part where the conductive elastic bodies 13 are connected to each other as it is. Also, the conductive elastic body 13 may be configured by combining, for example, a member having a spring characteristic, a member having a displacement measuring function, and a member having a load measuring function.

次に、図6を参照して、荷重計測装置10において実行される、荷重計測処理について説明する。図6は荷重計測装置10において実行される荷重計測処理プログラムのフローチャートを示しており、本荷重計測処理プログラムは、図示を省略するCPUが、ROMから読み出し、RAMに展開して実行する。 Next, load measurement processing executed in the load measurement device 10 will be described with reference to FIG. 6 . FIG. 6 shows a flow chart of a load measurement processing program executed in the load measurement device 10. The load measurement processing program is read from the ROM, developed in the RAM, and executed by the CPU (not shown).

図6(a)は、荷重計測装置10において実行される、計測端子11(O)の3次元座標値を算出する座標算出処理プログラムを示しており、図6(b)は、荷重ベクトルを算出する荷重ベクトル算出処理プログラムを示している。 FIG. 6(a) shows a coordinate calculation processing program for calculating the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal 11(O), which is executed in the load measuring device 10, and FIG. 6(b) shows a load vector calculation. 1 shows a load vector calculation processing program for

計測端子11の3次元座標値を算出する場合は、図6(a)に示すように、まずステップS100で、導電性弾性体13に発生する電圧、すなわち分圧eiを測定する。 When calculating the three-dimensional coordinate value of the measurement terminal 11, as shown in FIG. 6A, first, in step S100, the voltage generated in the conductive elastic body 13, that is, the partial pressure ei is measured.

ステップS101で、すべての分圧eiの計測を終了したか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップS100に戻って分圧eiの計測を継続し、肯定判定となった場合はステップS102に移行する。 In step S101, it is determined whether or not the measurement of all the partial pressures ei has been completed. If the determination is negative, the process returns to step S100 to continue measuring the partial pressures ei, and if the determination is positive. goes to step S102.

ステップS102で、分圧eiを計測端子11間の長さに変換する。当該変換は、分圧eiおよび等価抵抗Riに流れる電流から等価抵抗Riを算出し、図2(b)を参照して、等価抵抗Riを導電性弾性体13の長さに変換して行う。なお、図2(b)に示す荷重と電気抵抗の関係は、予めROM等の記憶手段に記憶させておいてもよい。また、その際、曲線の形式ではなく、テーブルとして記憶させておいてもよい。 In step S102, the divided voltage ei is converted into the length between the measurement terminals 11. FIG. The conversion is performed by calculating the equivalent resistance Ri from the current flowing through the divided voltage ei and the equivalent resistance Ri, and converting the equivalent resistance Ri into the length of the conductive elastic body 13 with reference to FIG. 2(b). Note that the relationship between the load and the electrical resistance shown in FIG. 2(b) may be stored in advance in a storage means such as a ROM. Also, at that time, it may be stored as a table instead of the curve format.

ステップS103では、(式1)から(式3)で示す球の連立方程式を解いて、交点の座標(X、Y、Z)を求める。具体的には、にステップS102で算出した計測端子11間の長さ(導電性弾性体13の長さ)をL1、L2、L3とし、既知である3個の計測端子11の座標値(Xi、Yi、Zi)(i=1、2、3)とともに(式1)から(式3)に代入して、(X、Y、Z)を求める。 In step S103, the simultaneous equations of the sphere represented by (Equation 1) to (Equation 3) are solved to find the coordinates (X, Y, Z) of the intersection point. Specifically, the lengths between the measurement terminals 11 (the lengths of the conductive elastic bodies 13) calculated in step S102 are set to L1, L2, and L3, and the known coordinate values of the three measurement terminals 11 (Xi , Yi, Zi) (i=1, 2, 3) are substituted into (Equation 1) to (Equation 3) to obtain (X, Y, Z).

ステップS104では、センサシート(荷重計測装置10)の取り付け条件から、上記の座標を規定する。その後、本座標算出処理プログラムを終了する。 In step S104, the above coordinates are defined from the mounting conditions of the sensor sheet (load measuring device 10). After that, the coordinate calculation processing program is terminated.

一方、荷重ベクトルの算出処理では、図6(b)に示すように、まずステップS200で、上述したようにX方向の一端から他端までの単位センサ20における計測端子11の座標を求める。 On the other hand, in the load vector calculation process, as shown in FIG. 6B, first, in step S200, the coordinates of the measurement terminals 11 of the unit sensor 20 from one end to the other end in the X direction are obtained as described above.

ステップS201で、ステップS200の処理が終了したか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップS200に戻って座標の算出を継続し、当該判定が肯定判定となった場合はステップS202に移行する。 In step S201, it is determined whether or not the processing of step S200 has ended. If the determination is negative, the process returns to step S200 to continue calculating the coordinates, and if the determination is positive, step Move to S202.

ステップS202で、上述したようにY方向の一端から他端までの単位センサ20における計測端子11の座標を求める。 In step S202, the coordinates of the measurement terminals 11 in the unit sensor 20 from one end to the other end in the Y direction are obtained as described above.

ステップS203で、ステップS202の処理が終了したか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップS202に戻って座標の算出を継続し、当該判定が肯定判定となった場合はステップS204に移行する。 In step S203, it is determined whether or not the processing of step S202 has been completed. If the determination is negative, the process returns to step S202 to continue the calculation of coordinates, and if the determination is positive, step Move to S204.

ステップS204で、センサシート(荷重計測装置10)の全体の形状を演算する。すなわち、ステップS203までのステップで求めた座標を、荷重計測装置10上に規定した座標軸上の座標に変換する。 In step S204, the overall shape of the sensor sheet (load measuring device 10) is calculated. That is, the coordinates obtained in steps up to step S203 are converted into coordinates on the coordinate axes defined on the load measuring device 10 .

ステップS205で、計測端子11に対する導電性弾性体13の傾斜角度を求める(図5(b)参照)。 In step S205, the inclination angle of the conductive elastic body 13 with respect to the measurement terminal 11 is obtained (see FIG. 5B).

ステップS206で、導電性弾性体13に対して取得した荷重(図5(b)に示すW1~W4)と、ステップS205で求めた傾斜角度から、計測端子11ごとの荷重ベクトルを求める。 In step S206, a load vector for each measurement terminal 11 is obtained from the load (W1 to W4 shown in FIG. 5B) obtained for the conductive elastic body 13 and the tilt angle obtained in step S205.

ステップS207で、ステップS206で求めた計測端子11ごとの荷重ベクトルを荷重計測装置10上に規定した座標軸上に統合し、センサシート(荷重計測装置10)の全体の荷重ベクトルを求める。その後、本荷重ベクトル算出処理プログラムを終了する。 In step S207, the load vector for each measuring terminal 11 obtained in step S206 is integrated on the coordinate axis defined on the load measuring device 10 to obtain the load vector of the entire sensor sheet (load measuring device 10). After that, the load vector calculation processing program is ended.

以上詳述したように、本実施の形態に係る荷重計測装置10によれば、計測対象物の弾性特性に対して十分に小さな弾性特性を有し、作用する荷重に従って電気的特性が変化する複数の弾性体を配設することによって、計測対象物の弾性特性を阻害することなく、計測対象物に作用する荷重ベクトルが計測可能となる。さらに、弾性特性を有する弾性体によって計測対象物に作用する荷重ベクトルを計測することから、荷重計測装置を計測対象物に配設した際の外観や構造への影響が小さく、計測対象物の本来の機能を阻害することがない等の優れた効果が得られる。 As described in detail above, according to the load measuring device 10 according to the present embodiment, a plurality of sensors having elastic characteristics sufficiently small with respect to the elastic characteristics of the object to be measured and whose electrical characteristics change according to the applied load. By arranging the elastic body, it becomes possible to measure the load vector acting on the object to be measured without disturbing the elastic characteristics of the object to be measured. Furthermore, since the load vector acting on the object to be measured is measured by an elastic body that has elastic properties, there is little effect on the appearance and structure of the object to be measured when the load measuring device is installed on the object to be measured. Excellent effects such as not inhibiting the function of

[第2の実施の形態]
図7から図12を参照して、本実施の形態に係る形状計測装置について説明する。本実施の形態に係る形状計測装置は、上記の問題を解決するために、センサの形状を小さくするとともに、従来技術に係る形状計測装置と比較して、剛性を低くしている。このことによって、計測対象物の弾性特性への影響を小さくし、かつ計測対象物の弾性特性を変化させることなく形状変化を適切に計測評価することが可能となっている。さらに、本実施の形態に係る形状計測装置は装置自体の剛性が低くされているので、剛体のような弾性の低い計測対象物に対しても密着させることができ、高精度の形状計測が可能となっている。
[Second embodiment]
A shape measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 12. FIG. In order to solve the above problem, the shape measuring device according to the present embodiment reduces the shape of the sensor and lowers the rigidity as compared with the shape measuring device according to the prior art. This makes it possible to reduce the influence on the elastic properties of the object to be measured and to appropriately measure and evaluate the shape change without changing the elastic properties of the object to be measured. Furthermore, since the shape measuring apparatus according to the present embodiment has a low rigidity, it can be brought into close contact with an object to be measured having low elasticity such as a rigid body, and highly accurate shape measurement is possible. It has become.

本実施の形態に係る形状計測装置を用いて3次元形状計測を行う場合の、形状計測装置と計測対象物との関係、形状計測装置のモデル化等については、基本的に図1と同様である。 When three-dimensional shape measurement is performed using the shape measuring device according to the present embodiment, the relationship between the shape measuring device and the object to be measured, the modeling of the shape measuring device, etc. are basically the same as in FIG. be.

すなわち、本実施の形態に係る形状計測装置においては、図1(c)に示すシート面計算モデル120と同様に計測対象物であるシート100の結合点121に複数の計測端子11を配設し、線状弾性体122として導電性弾性体13を配設する。つまり、各々の計測端子11を導電性弾性体13で結合する。着座者の着座によってシートクッション101の面形状が変化した際には、計測端子11の3次元座標値が変化すると共にそれらを結合した導電性弾性体13の長さが変化する。ここで、導電性弾性体13の伸長に伴う電気的特性の変化が既知とすると、電気的特性を計測部で測定することにより、弾性体の伸長量を取得することができる。一方、導電性弾性体13の伸長量は計測端子11間の距離に対応することから、特定の計測端子11の3次元座標位置は、その周辺の複数の計測端子11の3次元座標位置と、計測端子11間の距離を基に解析的に求めることができる。すなわち、特定の計測端子11の3次元座標位置は、3次元座標位置が既知の複数の計測端子11と導電性弾性体13の伸長量を基に算出することができる。 That is, in the shape measuring apparatus according to the present embodiment, a plurality of measurement terminals 11 are arranged at the connecting points 121 of the sheet 100, which is the object to be measured, in the same manner as the sheet surface calculation model 120 shown in FIG. , the conductive elastic body 13 is arranged as the linear elastic body 122 . That is, each measurement terminal 11 is connected by the conductive elastic body 13 . When the surface shape of the seat cushion 101 changes due to the seating of the seated person, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 change and the length of the conductive elastic body 13 connecting them changes. Here, assuming that the change in the electrical properties associated with the extension of the conductive elastic body 13 is known, the amount of extension of the elastic body can be obtained by measuring the electrical characteristics with the measuring unit. On the other hand, since the amount of extension of the conductive elastic body 13 corresponds to the distance between the measurement terminals 11, the three-dimensional coordinate position of a specific measurement terminal 11 is the three-dimensional coordinate position of a plurality of surrounding measurement terminals 11, It can be analytically determined based on the distance between the measurement terminals 11 . That is, the three-dimensional coordinate position of a specific measurement terminal 11 can be calculated based on the extension amount of a plurality of measurement terminals 11 whose three-dimensional coordinate positions are known and the conductive elastic body 13 .

計測端子11を結合する導電性弾性体13には剛体部分が含まれないこと、また導電性弾性体13の弾性特性をシートの弾性特性に比べて小さくすることができることから、シートクッション101の弾性特性を阻害することなく形状計測が可能となる。また、導電性弾性体13をシートクッション101に密接配設することができることから、シートクッション101の外観や構造を損なうこともない。 Since the conductive elastic body 13 that couples the measurement terminal 11 does not include a rigid body portion and the elastic characteristics of the conductive elastic body 13 can be made smaller than the elastic characteristics of the seat, the elasticity of the seat cushion 101 is improved. It is possible to measure the shape without impairing the characteristics. Further, since the conductive elastic body 13 can be closely arranged on the seat cushion 101, the appearance and structure of the seat cushion 101 are not damaged.

本実施の形態に係る形状計測装置は、例えば、図2(a)に示すシート100に適用することができる。すなわち、図2(a)における荷重計測装置10を形状計測装置30にそのまま適用し、シートクッション101の形状変化を計測する装置とすることができる。図2(a)<2>において、荷重計測装置10の代わりに形状計測装置30をシートクッション101に配設する。形状計測装置30に含まれる導電性弾性体13の荷重と電気抵抗との関係は、例えば、図2(b)に示す特性となっており、導電性弾性体13の長さが変化すると電気的特性である抵抗値が変化する。従って、形状計測装置30は、等価的に図2(c)に示すような抵抗網として表現できる。計測端子11の間隔が変化した際には導電性弾性体13の抵抗値が変化する。なお、形状計測装置30でも、図2(c)の破線内の5個の計測端子11と、これらの計測端子11を接続する導電性弾性体13を含む構成を、単位センサ20と称する。 The shape measuring apparatus according to the present embodiment can be applied to, for example, the sheet 100 shown in FIG. 2(a). That is, the load measuring device 10 shown in FIG. 2A can be applied as it is to the shape measuring device 30 to form a device for measuring the shape change of the seat cushion 101 . In FIG. 2(a) <2>, the shape measuring device 30 is arranged on the seat cushion 101 instead of the load measuring device 10. FIG. The relationship between the load and the electrical resistance of the conductive elastic body 13 included in the shape measuring device 30 is, for example, the characteristics shown in FIG. The characteristic resistance value changes. Therefore, the shape measuring device 30 can be equivalently expressed as a resistance network as shown in FIG. 2(c). When the interval between the measurement terminals 11 changes, the resistance value of the conductive elastic body 13 changes. Also in the shape measuring device 30, a configuration including five measurement terminals 11 within the dashed line in FIG.

さらに、形状計測装置30における電気的接続も、図3に示す荷重計測装置10における電気的接続と同様である。すなわち、図3(a)に示すように固定抵抗riと導電性弾性体13としての等価抵抗Riを接続し、その両端に電圧Eを印加する。この際の導電性弾性体13の両端の分圧eiは、導電性弾性体13の抵抗値に対応して変化する。この分圧eiをアナログ-ディジタル変換器21でディジタル信号に変換し、コンピュータなどで構成した演算処理装置22で処理することによって導電性弾性体13の長さをディジタル値として得ることができる。 Furthermore, the electrical connection in the shape measuring device 30 is also the same as the electrical connection in the load measuring device 10 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3(a), a fixed resistor ri and an equivalent resistor Ri as the conductive elastic body 13 are connected, and a voltage E is applied to both ends thereof. At this time, the partial pressure ei at both ends of the conductive elastic body 13 changes according to the resistance value of the conductive elastic body 13 . This partial pressure ei is converted into a digital signal by an analog-to-digital converter 21 and processed by an arithmetic processor 22 such as a computer to obtain the length of the conductive elastic body 13 as a digital value.

単位センサ20の等価回路も図3(b)のように表現できるので、形状計測装置30は、この単位センサ20を組み合わせることによって、図7に示すように任意の大きさに設定することができる。演算処理装置22は、導電性弾性体13の抵抗から求めた長さLを用いて、図7に示すように、形状計測装置30を計測端子11と計測端子11間の間隔Lの分布として把握する。図7において、例えば符号「L1121」は、計測端子C11と計測端子C21との間の間隔を示している。形状計測装置30の各方向は、図7に示すようにX方向およびY方向などと標記することができる。 Since the equivalent circuit of the unit sensor 20 can also be expressed as shown in FIG. 3B, the shape measuring device 30 can be set to an arbitrary size as shown in FIG. . Using the length L obtained from the resistance of the conductive elastic body 13, the arithmetic processing device 22 grasps the shape measuring device 30 as the distribution of the distance L between the measurement terminals 11 as shown in FIG. do. In FIG. 7, for example, the code "L1121" indicates the distance between the measurement terminal C11 and the measurement terminal C21. Each direction of the shape measuring device 30 can be labeled as the X direction and the Y direction, etc., as shown in FIG.

次に、図8を参照して、形状計測装置30の計測原理について説明する。 Next, referring to FIG. 8, the measurement principle of the shape measuring device 30 will be described.

図8(a)<1>は単位センサ20を示し、図8(a)<2>は単位センサ20を組みわせた形状計測装置30を示している。図8(a)<2>に示すように、形状計測装置30も荷重計測装置10と同様に、複数の計測端子11の間を導電性弾性体13で接続して構成されており、形状計測装置30の外周の計測端子11は固定端子12となっている。計測端子11は3次元空間に配設されていることから、計測端子11間の長さは、3次元座標での距離となる。図8(a)<1>において、計測端子Oの3次元座標値は、計測端子C1と計測端子O間の長さL1と、計測端子C2と計測端子O間の長さL2と、計測端子C3と計測端子O間の長さL3によって規定される。図8(b)に示すように、計測端子Oの位置によらずこの規定は変わらない。 8A <1> shows a unit sensor 20, and FIG. 8A <2> shows a shape measuring device 30 in which the unit sensors 20 are combined. As shown in FIG. 8A <2>, the shape measuring device 30 is also configured by connecting a plurality of measuring terminals 11 with a conductive elastic body 13, similar to the load measuring device 10. The measuring terminals 11 on the outer circumference of the device 30 are fixed terminals 12 . Since the measurement terminals 11 are arranged in a three-dimensional space, the length between the measurement terminals 11 is the distance in three-dimensional coordinates. In FIG. 8A <1>, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O are the length L1 between the measurement terminal C1 and the measurement terminal O, the length L2 between the measurement terminal C2 and the measurement terminal O, and the length L2 between the measurement terminal C2 and the measurement terminal O. It is defined by the length L3 between C3 and the measurement terminal O. As shown in FIG. 8B, this rule does not change regardless of the position of the measurement terminal O.

従って、図8(c)に示すように、計測端子Oの3次元座標値(X、Y、Z)は、計測端子C1を原点とする半径L1の球体モデルM1と、計測端子C2を原点とする半径L2の球体モデルM2と、計測端子C3を原点とする半径L3の球体モデルM3の交点として求めることができる。具体的な算出方法は、上述した(式1)、(式2)、(式3)を用いた算出方法と同様である。なお、固定端子である計測端子C1、C2、C3の座標値は、形状計測装置30のシートクッション101への取り付け条件から一義的に決まる。 Therefore, as shown in FIG. 8C, the three-dimensional coordinate values (X, Y, Z) of the measurement terminal O are represented by a spherical model M1 having a radius L1 with the measurement terminal C1 as the origin, and a spherical model M1 with the measurement terminal C2 as the origin. It can be obtained as an intersection of a spherical model M2 having a radius L2 and a spherical model M3 having a radius L3 having the measurement terminal C3 as an origin. A specific calculation method is the same as the calculation method using (Formula 1), (Formula 2), and (Formula 3) described above. Note that the coordinate values of the measurement terminals C1, C2, and C3, which are fixed terminals, are uniquely determined from the mounting conditions of the shape measuring device 30 to the seat cushion 101. FIG.

以上の単位センサ20による計測端子11の3次元座標値を求める方法を繰り返すことにより、形状計測装置30の全体における計測端子11の3次元座標値が求まり、形状計測装置30を配設したシートクッション101における着座状態における形状変化を把握することができる。つまり、形状計測装置30の全体の形状の変化も、図4で説明した単位センサ20における計測端子11の座標値を繰り返し求める方法と同様の方法で把握することができる。 By repeating the method of obtaining the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 by the unit sensor 20 described above, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 in the entire shape measuring device 30 are obtained, and the seat cushion on which the shape measuring device 30 is arranged. The shape change in the seated state in 101 can be grasped. That is, changes in the overall shape of the shape measuring device 30 can also be grasped by the same method as the method of repeatedly obtaining the coordinate values of the measurement terminals 11 of the unit sensor 20 described with reference to FIG.

以上詳述したように、本実施の形態に係る形状計測装置30(センサシート)によれば、形状計測装置30の弾性特性がシートクッション101の弾性特性に対して柔軟であり、着座時には、形状計測装置30がシートクッション101の弾性変形特性に影響を与えることなく密接して変形することから、シートクッション101の形状変形を高精度に計測することができる。 As described in detail above, according to the shape measuring device 30 (sensor sheet) according to the present embodiment, the elastic characteristics of the shape measuring device 30 are flexible with respect to the elastic characteristics of the seat cushion 101. Since the measuring device 30 deforms closely without affecting the elastic deformation characteristics of the seat cushion 101, the shape deformation of the seat cushion 101 can be measured with high accuracy.

次に、図9を参照して、形状計測装置30において実行される、形状計測処理について説明する。図9は、形状計測装置30が形状を計測する際に実行する形状計測処理プログラムの処理の流れを示している。本形状計測処理プログラムは、図示を省略するCPUが、ROMから読み出し、RAMに展開して実行する。本形状計測処理プログラムにおいては、上述の荷重計測処理と同様に、形状計測処理に先立ち、計測端子11(O)の3次元座標値を算出する座標算出処理プログラムが実行されるが、本座標算出処理プログラムは図6(a)に示す処理と同様の流れなので、図示および説明を省略する。 Next, referring to FIG. 9, shape measurement processing executed in the shape measurement device 30 will be described. FIG. 9 shows the flow of the shape measurement processing program executed when the shape measuring device 30 measures the shape. This shape measurement processing program is read from the ROM, developed in the RAM, and executed by the CPU (not shown). In this shape measurement processing program, as in the above-described load measurement processing, a coordinate calculation processing program for calculating the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal 11 (O) is executed prior to the shape measurement processing. Since the processing program has the same flow as the processing shown in FIG. 6A, illustration and description are omitted.

本形状計測処理プログラムでは、まずステップS300で、上述した方法でX方向の一端から他端までの単位センサ20における計測端子11の座標を求める。 In this shape measurement processing program, first, in step S300, the coordinates of the measurement terminals 11 of the unit sensor 20 from one end to the other end in the X direction are obtained by the method described above.

ステップS301で、すべての単位センサ20について終了したか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップS300に戻って座標算出を継続し、肯定判定となった場合はステップS302に移行する。 In step S301, it is determined whether or not all the unit sensors 20 have been completed. If the determination is negative, the process returns to step S300 to continue the coordinate calculation, and if the determination is positive, the process proceeds to step S302. do.

ステップS302で、上述した方法でY方向の一端から他端までの単位センサ20における計測端子11の座標を求める。 In step S302, the coordinates of the measurement terminals 11 in the unit sensor 20 from one end to the other end in the Y direction are determined by the method described above.

ステップS303で、すべての単位センサ20について終了したか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合はステップS302に戻って座標算出を継続し、肯定判定となった場合はステップS304に移行する。 In step S303, it is determined whether or not all the unit sensors 20 have been completed. If the determination is negative, the process returns to step S302 to continue the coordinate calculation, and if the determination is positive, the process proceeds to step S304. do.

ステップS304では、形状計測装置30(センサシート)の全体の形状を演算する。その後、本形状計測処理プログラムを終了する。 In step S304, the overall shape of the shape measuring device 30 (sensor sheet) is calculated. After that, the present shape measurement processing program is ended.

次に、図10から図12を参照して、本実施の形態に係る形状計測装置の他の応用例について説明する。以下の応用例は、本実施の形態に係る形状計測装置を人体の姿勢計測に適用した形態である。 Next, another application example of the shape measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG. The following application example is a form in which the shape measuring apparatus according to the present embodiment is applied to posture measurement of a human body.

<第1の応用例>
図10(a)は人の姿勢変化の一例を示している。図10(a)に示すような人の姿勢変化では、体表面に変形が生じる。例えば、屈曲においては脊柱体表面の変形が見られるが、このような変形は図10(b)に示すような運転時のシートへの着座時においても生じる。このような着座時の脊柱の屈曲状態を、体表面の変形から推定する際に本実施の形態に係る形状計測装置を適用することができる。
<First application example>
FIG. 10(a) shows an example of a person's posture change. When a person's posture changes as shown in FIG. 10(a), deformation occurs on the body surface. For example, deformation of the surface of the vertebral body is seen in bending, and such deformation also occurs when sitting on the seat during driving as shown in FIG. 10(b). The shape measuring apparatus according to the present embodiment can be applied when estimating such a bent state of the spinal column at the time of sitting from the deformation of the body surface.

図11(a)<2>は、脊柱体表面に密接配置する形状計測装置30Aを示している。図11(a)<2>に示すように、形状計測装置30Aは脊柱体表面密接部31、腰部密接部32、および信号線33を備えている。形状計測装置30Aは、腰部に密接配置する計測端子C1、C2およびC3と脊柱体表面に密接配置する10個の計測端子O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7、O8、O9、O10、および各計測端子11の間に接続された導電性弾性体13を含んで構成されている。また、各計測端子11には信号線33が接続されており、導電性弾性体13が変形した際の電気特性の変化を、電圧Eを印加した際の分圧eiの変化として計測する(図3参照)。また、信号線33は、演算処理装置22に接続されたアナログ-ディジタル変換器21に接続されており、分圧eiはディジタル信号として演算処理装置22で処理される。 FIG. 11(a) <2> shows a shape measuring device 30A that is closely arranged on the surface of the spinal column. As shown in FIG. 11(a) <2>, the shape measuring device 30A includes a spine body surface contact portion 31, a waist contact portion 32, and a signal line 33. As shown in FIG. The shape measuring device 30A has measurement terminals C1, C2 and C3 closely arranged on the waist and ten measurement terminals O1, O2, O3, O4, O5, O6, O7, O8, O9 and O10 arranged closely on the surface of the spinal column. , and a conductive elastic body 13 connected between the measurement terminals 11 . A signal line 33 is connected to each measurement terminal 11, and a change in electrical characteristics when the conductive elastic body 13 is deformed is measured as a change in the partial pressure ei when the voltage E is applied (Fig. 3). The signal line 33 is also connected to the analog-digital converter 21 connected to the arithmetic processing unit 22, and the divided voltage ei is processed by the arithmetic processing unit 22 as a digital signal.

演算処理装置22に計測開始信号が入力されると、導電性弾性体13の長さに対応した分圧eiがアナログ-ディジタル変換器21で変換されて順次入力される。例えば、計測端子C1と計測端子O1との間の導電性弾性体13の分圧e1は、当該導電性弾性体13の長さLC1O1に対応し、計測端子C2と計測端子O1との間の導電性弾性体13の分圧e2は、当該導電性弾性体13の長さLC2O1に対応し、計測端子C3と計測端子O1との間の導電性弾性体13の分圧e3は、当該導電性弾性体13の長さLC3O1に対応している。従って、計測端子O1の3次元座標値は、図11(a)<1>に示すように、計測端子C1、C2、およびC3の各々の3次元座標値を中心とし、各々半径LC1O1、LC2O1、およびLC3O1とする3つの球体モデルM1、M2、M3の交点CPの座標値となる。 When a measurement start signal is input to the arithmetic processing unit 22, the partial pressure ei corresponding to the length of the conductive elastic body 13 is converted by the analog-digital converter 21 and sequentially input. For example, the partial pressure e1 of the conductive elastic body 13 between the measurement terminal C1 and the measurement terminal O1 corresponds to the length LC1O1 of the conductive elastic body 13, and the conductive voltage between the measurement terminal C2 and the measurement terminal O1. The partial pressure e2 of the conductive elastic body 13 corresponds to the length LC2O1 of the conductive elastic body 13, and the partial pressure e3 of the conductive elastic body 13 between the measurement terminal C3 and the measurement terminal O1 corresponds to the conductive elastic body 13. It corresponds to the length LC3O1 of the body 13. Therefore, as shown in FIG. 11(a) <1>, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O1 are centered on the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals C1, C2, and C3, and the radii LC1O1, LC2O1, and LC3O1, the coordinate values of the intersection point CP of the three spherical models M1, M2, and M3.

計測端子O2からO10についても、導電性弾性体13の長さを半径Lとした3つの球体モデルM1、M2、M3の交点から、各々の3次元座標値を求めることができる。その結果、計測端子O1からO10の3次元座標値を基に脊柱体表面の変形形状が得られる。なお、以上の処理によって取得される変形形状は、計測端子O1からO10の3次元座標を線状に結んだものなので、捩じれのような変形状態を得ることは出来ない。形状計測装置30A(センサシート)は導電性弾性体13を中心に構成されていることから、形状計測装置30Aによれば、脊柱の変形に伴う体表面の形状変化を阻害することなく計測が可能であるとともに、体表面の伸びに対しても追従することから、高精度な形状計測が可能となる。 The three-dimensional coordinate values of the measurement terminals O2 to O10 can also be obtained from the intersection points of the three spherical models M1, M2, and M3 with the length of the conductive elastic body 13 as the radius L. As a result, the deformed shape of the spinal body surface is obtained based on the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals O1 to O10. Note that the deformed shape acquired by the above processing is obtained by connecting the three-dimensional coordinates of the measurement terminals O1 to O10 linearly, so a deformed state such as torsion cannot be obtained. Since the shape measuring device 30A (sensor sheet) is mainly composed of the conductive elastic body 13, the shape measuring device 30A can measure without hindering the shape change of the body surface due to the deformation of the spinal column. In addition, since it follows the elongation of the body surface, highly accurate shape measurement is possible.

<第1の応用例の変形例>
図11(b)を参照して、本変形例に係る形状計測装置30Bについて説明する。図11(b)に示すように、形状計測装置30Bは、腰部密接部32に加えて頸部密接部34を備えている。形状計測装置30Bによれば、計測端子11の配設密度を高めることができるので、計測端子11の空間分解能が高くなり、より高精度な形状計測が可能となる。
<Modified example of the first application>
A shape measuring device 30B according to this modified example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11(b), the shape measuring device 30B includes a neck contact portion 34 in addition to the waist contact portion 32. As shown in FIG. According to the shape measuring device 30B, since the arrangement density of the measuring terminals 11 can be increased, the spatial resolution of the measuring terminals 11 is increased, and more highly accurate shape measurement becomes possible.

<第2の応用例>
図12を参照して、本応用例に係る形状計測装置30Cについて説明する。人体の姿勢変化においては、図10(a)に示す回旋などのように捩じりを伴う姿勢変化がある。上記第1の応用例で説明した形状計測装置30A(センサシート)では、屈曲などの姿勢変化の計測は可能であるが、捩じれを伴う姿勢の計測への適用は制限される。これに対し、本応用例に係る形状計測装置30Cは、捩じれを伴う姿勢計測に適用可能な形状計測装置となっている。
<Second application example>
A shape measuring device 30C according to this application example will be described with reference to FIG. As for posture changes of the human body, there are posture changes accompanied by twisting such as rotation shown in FIG. 10(a). The shape measuring device 30A (sensor sheet) described in the first application example can measure posture changes such as bending, but is limited in application to measurement of postures that involve twisting. On the other hand, the shape measuring device 30C according to this application example is a shape measuring device that can be applied to posture measurement involving twist.

形状計測装置30Cは、腰部密接部32に密接配置される計測端子C1、C2、およびC3と、脊柱体表面に密接配置される計測端子C4~C15(以下、総称する場合は「計測端子11」)を含み、各計測端子11は、導電性弾性体13で接続されている。導電性弾性体13(等価抵抗Ri)には図示しない信号線が固定抵抗riを介して接続されており(図3(a)参照)、導電性弾性体13と固定抵抗riの直列回路の両端の信号線には電圧Eが印加されている。導電性弾性体13が変形した際には導電性弾性体13の抵抗が変化し、該抵抗の変化に応じた分圧eiが発生する。分圧eiは信号線によって伝送される。電圧eiはアナログ値であることから、信号線が接続されているアナログ-ディジタル変換器21によってディジタル値に変換され、同様に信号線によって接続されている演算処理装置22によって、導電性弾性体13の長さLに変換された後、図示しないRAM等の記憶手段に記憶される。 The shape measuring device 30C includes measurement terminals C1, C2, and C3 closely arranged on the waist close-contact portion 32, and measurement terminals C4 to C15 closely arranged on the surface of the spinal column body (hereinafter collectively referred to as "measurement terminals 11"). ), and each measurement terminal 11 is connected by a conductive elastic body 13 . A signal line (not shown) is connected to the conductive elastic body 13 (equivalent resistance Ri) via a fixed resistance ri (see FIG. 3A). A voltage E is applied to the signal line of . When the conductive elastic body 13 is deformed, the resistance of the conductive elastic body 13 changes, and a partial pressure ei corresponding to the change in resistance is generated. The divided voltage ei is transmitted by a signal line. Since the voltage ei is an analog value, it is converted into a digital value by an analog-to-digital converter 21 connected to a signal line. is stored in storage means such as a RAM (not shown).

RAM等の記憶手段に記憶された導電性弾性体13の長さLを基に、計測端子C4以降の3次元座標値が演算によって求められる。図12(b)は、計測端子C4以降の計測端子11の3次元座標値を求める手順を示している。図12(b)<1>において、計測端子C1、C2、およびC3の3次元座標値は既知であり、計測端子C4、C5、およびC6の3次元座標値が未知である。例えば、計測端子C2の位置を相対座標系の原点とした場合、計測端子C1とC3の座標値は計測端子C1とC3の配設位置から規定できる。 Based on the length L of the conductive elastic body 13 stored in storage means such as RAM, the three-dimensional coordinate values after the measuring terminal C4 are calculated. FIG. 12(b) shows the procedure for obtaining the three-dimensional coordinate values of the measuring terminals 11 after the measuring terminal C4. In FIG. 12B <1>, the three-dimensional coordinate values of measurement terminals C1, C2, and C3 are known, and the three-dimensional coordinate values of measurement terminals C4, C5, and C6 are unknown. For example, if the position of the measurement terminal C2 is the origin of the relative coordinate system, the coordinate values of the measurement terminals C1 and C3 can be defined from the arrangement positions of the measurement terminals C1 and C3.

計測端子C1、C2、C3の各々と計測端子C5を接続している導電性弾性体13の長さLC1C5、LC2C5、LC3C5が、等価抵抗Riの抵抗値変化に基づく分圧eiの計測結果から既知であるので、計測端子C1、C2、C3の3次元座標値を原点とし、半径がLC1C5、LC2C5、LC3C5である3つの球体モデルM1、M2、M3を考える。計測端子C5の3次元座標値は、この3つの球体モデルM1、M2、M3の交点の座標値として求めることができる(図12(b)<2>)。 The lengths LC1C5, LC2C5, and LC3C5 of the conductive elastic bodies 13 connecting each of the measurement terminals C1, C2, and C3 to the measurement terminal C5 are known from the measurement result of the partial pressure ei based on the change in the resistance value of the equivalent resistance Ri. Therefore, consider three spherical models M1, M2 and M3 whose origins are the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals C1, C2 and C3 and whose radii are LC1C5, LC2C5 and LC3C5. The three-dimensional coordinate value of the measurement terminal C5 can be obtained as the coordinate value of the intersection of these three spherical models M1, M2, and M3 (Fig. 12(b) <2>).

次に、図12(c)<3>に示すように、計測端子C4の3次元座標値を求める。計測端子C4の3次元座標値は、半径がLC5C4、LC1C4、LC2C4の3つの球体モデルM1、M2、M3の交点として求めることができる。同様に図12(c)<4>に示すように、計測端子C6の3次元座標値は、半径がLC5C6、LC2C6、LC3C6の3つの球体モデルM1、M2、M3の交点として求めることができる。 Next, as shown in FIG. 12(c) <3>, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal C4 are obtained. The three-dimensional coordinate value of the measurement terminal C4 can be obtained as the intersection of three spherical models M1, M2, and M3 with radii LC5C4, LC1C4, and LC2C4. Similarly, as shown in FIG. 12(c) <4>, the three-dimensional coordinate value of the measurement terminal C6 can be determined as the intersection of three spherical models M1, M2, and M3 with radii LC5C6, LC2C6, and LC3C6.

以上の処理をY方向の上方端まで行い、形状計測装置30C(センサシート)の全体の計測端子11の3次元座標値を求める。求めた3次元座標値から、形状計測装置30Cの形状を取得する。本応用例においては、X方向に3つの計測端子11が配設されていることから、これらの計測端子の3次元座標値から捻じれ状態を把握することが可能となる。 The above processing is performed up to the upper end in the Y direction to obtain the three-dimensional coordinate values of the entire measurement terminals 11 of the shape measuring device 30C (sensor sheet). The shape of the shape measuring device 30C is acquired from the determined three-dimensional coordinate values. In this application example, since three measurement terminals 11 are arranged in the X direction, it is possible to grasp the twisted state from the three-dimensional coordinate values of these measurement terminals.

以上詳述したように、本実施の形態に係る形状計測装置(30、30A、30B、30C)によれば、計測対象物の弾性特性に対して十分に小さな弾性特性を有し、変形に従って電気的特性が変化する複数の導電性弾性体13を配設することによって、計測対象物の弾性特性に影響することなく、計測対象物の3次元形状が計測可能となる。さらに、本実施の形態に係る形状計測装置によれば、弾性特性を有する導電性弾性体13によって計測対象物の変形を計測することから、形状計測装置を計測対象物に配設した際の外観や構造への影響が小さく、計測対象物の本来の機能を阻害することがない、等の優れた効果が得られる。また、本実施の形態に係る形状計測装置は、計測対象物が弾性体である場合のみならず、剛体の場合にも適用可能である。 As described in detail above, according to the shape measuring apparatus (30, 30A, 30B, 30C) according to the present embodiment, the elastic characteristics are sufficiently small with respect to the elastic characteristics of the object to be measured, and the electrical By arranging a plurality of conductive elastic bodies 13 whose physical characteristics change, the three-dimensional shape of the measurement object can be measured without affecting the elastic characteristics of the measurement object. Furthermore, according to the shape measuring device according to the present embodiment, since the deformation of the object to be measured is measured by the conductive elastic body 13 having elastic properties, the appearance when the shape measuring device is arranged on the object to be measured It has excellent effects such as little influence on the structure and the original function of the object to be measured is not hindered. Moreover, the shape measuring apparatus according to the present embodiment can be applied not only when the object to be measured is an elastic body but also when it is a rigid body.

なお、本実施の形態に係る形状計測装置(30、30A、30B、30C)における計測端子11は、導電性弾性体13同士を結合した部位をそのまま用いたものでもよく、また、導電性弾性体13も例えば、バネ特性を有する部材と変位計測機能を有する部材、および形状計測機能を有する部材を組み合わせて構成してもよいことは、上記実施の形態と同様である。 The measurement terminal 11 in the shape measuring apparatus (30, 30A, 30B, 30C) according to the present embodiment may be formed by directly using the portion where the conductive elastic bodies 13 are connected to each other. 13 may also be configured by combining, for example, a member having a spring characteristic, a member having a displacement measuring function, and a member having a shape measuring function, as in the above embodiment.

[第3の実施の形態]
図13から図17を参照して、本実施の形態に係る3次元位置演算装置について説明する。本実施の形態に係る3次元位置演算装置は、上記各実施の形態で説明した単位センサ20において、3つの球体モデルM1、M2、M3を用いて計測端子11の3次元座標値を求める構成を有する装置である。
[Third embodiment]
A three-dimensional position calculation device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 17. FIG. The three-dimensional position calculation device according to the present embodiment has a configuration in which the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal 11 are determined using the three spherical models M1, M2, and M3 in the unit sensor 20 described in each of the above embodiments. It is a device with

本実施の形態に係る3次元座標値を演算する3次元位置演算装置を、上記各実施の形態の荷重計測装置、形状計測装置に適用した場合における、当該装置と計測対象物との関係、当該装置のモデル化等については、基本的に図1と同様である。 When the three-dimensional position calculating device for calculating three-dimensional coordinate values according to the present embodiment is applied to the load measuring device and the shape measuring device of the above embodiments, the relationship between the device and the object to be measured, the Modeling of the apparatus is basically the same as in FIG.

すなわち、本実施の形態に係る3次元位置演算装置においては、図1(c)と同様に計測対象物であるシートクッション101の結合点121に複数の計測端子11を配設し、各々の計測端子11を線状弾性体122である導電性弾性体13で結合する。着座によってシートクッションのシート面の形状が変化した際には、計測端子11の3次元座標値が変化するとともに、計測端子11同士を結合した導電性弾性体13の長さが変化する。ここで、導電性弾性体13の伸長に伴う電気的特性の変化が既知とすると、電気的特性を計測部で測定することにより、導電性弾性体13の伸長量を得ることができる。 That is, in the three-dimensional position calculation device according to the present embodiment, as in FIG. The terminals 11 are connected by the conductive elastic body 13 which is the linear elastic body 122 . When the shape of the seat surface of the seat cushion changes due to seating, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 change, and the length of the conductive elastic body 13 connecting the measurement terminals 11 changes. Here, assuming that the change in the electrical properties accompanying the elongation of the conductive elastic body 13 is known, the amount of elongation of the conductive elastic body 13 can be obtained by measuring the electrical properties with the measuring unit.

一方、導電性弾性体13の伸長量は計測端子11間の距離に対応することから、特定の計測端子11の3次元座標位置は、その周辺の複数の計測端子11の3次元座標位置を基に解析的に求めることができる。例えば、図13(a)に示すように、特定の計測端子Oの3次元座標値(x、y、z)は、3次元座標値が既知である計測端子C1、C2、C3の各々の3次元座標値と導電性弾性体13の伸長量を基に算出することができる。 On the other hand, since the amount of extension of the conductive elastic body 13 corresponds to the distance between the measurement terminals 11, the three-dimensional coordinate position of a specific measurement terminal 11 is based on the three-dimensional coordinate positions of the plurality of surrounding measurement terminals 11. can be obtained analytically. For example, as shown in FIG. 13(a), the three-dimensional coordinate values (x, y, z) of a specific measurement terminal O are 3 It can be calculated based on the dimensional coordinate values and the extension amount of the conductive elastic body 13 .

すなわち、図13(b)に示すように。計測端子Oの3次元座標値は、中心が各々C1、C2、C3であり、半径が各々L1、L2、L3である3つの球体モデルM1、M2、M3の交点として求めることができる。しかしながら、計測される導電性弾性体13の伸長量は、導電性弾性体13の特性や取り付け状態、あるいは計測機器の計測精度などの影響により誤差が含まれる。このため、3つの球の交点が解析解として得られない場合がある。 That is, as shown in FIG. 13(b). The three-dimensional coordinate value of the measurement terminal O can be determined as the intersection of three spherical models M1, M2 and M3 whose centers are C1, C2 and C3 and whose radii are L1, L2 and L3 respectively. However, the measured elongation amount of the conductive elastic body 13 includes an error due to the influence of the characteristics and attachment state of the conductive elastic body 13, the measurement accuracy of the measuring equipment, and the like. For this reason, the intersection point of the three spheres may not be obtained as an analytical solution.

上記問題点に対応するため、本実施の形態に係る3次元位置演算装置では、3つの球体モデルM1、M2、M3のうちの2つの球体モデルを組み合わせ、組み合わせごとに交点を求めることとした。すなわち、本実施の形態では、まず球体モデルM1と球体モデルM2の交点CP1、球体モデルM1と球体モデルM3の交点CP2、球体モデルM2と球体モデルM3の交点CP3を取得する。取得した3つの交点CP1、CP2、CP3に対して中心座標値を求め、求めた中心座標値を計測端子11(O)の3次元座標値とする。これにより、種々の誤差に対してロバスト性が高まり、解析解が得られない場合でも3次元位置を取得することができる。 In order to deal with the above problem, in the three-dimensional position calculation device according to the present embodiment, two of the three spherical models M1, M2, and M3 are combined, and the intersection point is obtained for each combination. That is, in this embodiment, first, an intersection point CP1 between the spherical models M1 and M2, an intersection point CP2 between the spherical models M1 and M3, and an intersection point CP3 between the spherical models M2 and M3 are obtained. Central coordinate values are obtained for the three obtained intersection points CP1, CP2, and CP3, and the obtained central coordinate values are used as three-dimensional coordinate values of the measurement terminal 11(O). As a result, the robustness against various errors is enhanced, and the three-dimensional position can be acquired even when an analytical solution cannot be obtained.

図14を参照して、本実施の形態に係る3次元位置演算装置50について説明する。図14(a)に示すように、3次元位置演算装置50は、計測端子11(O)と、各々一端が共通の計測端子11(O)と接続された3つの導電性弾性体13-1、13-2、13-3を含んで構成されている。図14に示す例では、導電性弾性体13-1、13-2、13-3の他端は、各々計測端子11(C1)、計測端子11(C2)、計測端子11(C3)に接続されている。なお、計測端子11(C1)、計測端子11(C2)、計測端子11(C3)の少なくともひとつが固定端子12である場合もある。 A three-dimensional position calculation device 50 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14(a), the three-dimensional position calculation device 50 includes a measurement terminal 11(O) and three conductive elastic bodies 13-1 each having one end connected to the common measurement terminal 11(O). , 13-2 and 13-3. In the example shown in FIG. 14, the other ends of the conductive elastic bodies 13-1, 13-2, and 13-3 are connected to the measurement terminals 11 (C1), 11 (C2), and 11 (C3), respectively. It is At least one of the measurement terminal 11 (C1), the measurement terminal 11 (C2), and the measurement terminal 11 (C3) may be the fixed terminal 12 in some cases.

図14(b)は、3次元位置演算装置50の電気的等価回路を示している。図14(b)に示すように、導電性弾性体13-1、13-2、13-3は、各々上述の等価抵抗R1、R2、R3に置き換えることができる。すなわち、3次元位置演算装置50は、図3(b)に示す単位センサ20の一部とみなすことができる。ただし、図14(b)では、固定抵抗r1、r2、r3を省略して示している。 FIG. 14(b) shows an electrical equivalent circuit of the three-dimensional position calculation device 50. As shown in FIG. As shown in FIG. 14(b), the conductive elastic bodies 13-1, 13-2 and 13-3 can be replaced with the above equivalent resistances R1, R2 and R3, respectively. That is, the three-dimensional position calculation device 50 can be regarded as part of the unit sensor 20 shown in FIG. 3(b). However, in FIG. 14B, the fixed resistors r1, r2, and r3 are omitted.

本実施の形態に係る3次元位置演算装置50は、上記実施の形態に係る荷重計測装置10、あるいは形状計測装置30(30A、30B、30C)に適用することができるが、ここでは、図2(a)と同様の図で示される形状計測装置30に適用した形態を例示して説明する。この場合、3次元位置演算装置50は、図2(a)<1>と同様の図で示される形状計測装置30に含まれる単位センサ20(図2(c)参照)の各々を構成する要素となっている。そして、図2(a)<2>と同様の図で示される、複数の3次元位置演算装置50を含む形状計測装置30は、センサシートとしてシートクッション101のシート面に配設される。 The three-dimensional position calculation device 50 according to the present embodiment can be applied to the load measuring device 10 or the shape measuring device 30 (30A, 30B, 30C) according to the above embodiments, but here, FIG. A form applied to the shape measuring device 30 shown in the same drawing as (a) will be described as an example. In this case, the three-dimensional position calculation device 50 is an element constituting each of the unit sensors 20 (see FIG. 2(c)) included in the shape measurement device 30 shown in the same view as FIG. 2(a) <1>. It has become. A shape measuring device 30 including a plurality of three-dimensional position computing devices 50 shown in a view similar to FIG. 2A <2> is arranged on the seat surface of the seat cushion 101 as a sensor seat.

3次元位置演算装置50に含まれる導電性弾性体13の荷重-電気抵抗特性は図2(b)と同様であり、複数の3次元位置演算装置50を含む形状計測装置30が抵抗網でモデル化されること、および3次元位置演算装置50を含んで単位センサ20が構成されることは図2(c)と同様である。さらに、3次元位置演算装置50に含まれる導電性弾性体13の電気的接続は図3(a)と同様であり、形状計測装置30が、3次元位置演算装置50を含む単位センサ20の組み合わせでモデル化されることは図3(b)、図7と同様である。 The load-electric resistance characteristics of the conductive elastic body 13 included in the three-dimensional position calculation device 50 are the same as those shown in FIG. It is the same as in FIG. 2C that the unit sensor 20 is configured including the three-dimensional position calculation device 50. FIG. Furthermore, the electrical connection of the conductive elastic body 13 included in the three-dimensional position calculation device 50 is the same as that shown in FIG. is the same as in FIGS. 3(b) and 7.

また、3次元位置演算装置50を含む単位センサ20における計測端子Oの3次元座標値は、基本的に3つの球体モデルM1、M2、M3の交点として求めることができることは図8と同様であり、形状計測装置30(センサシート)全体の計測端子11の3次元座標値の求め方は図7についての説明と同様であり、複数の3次元位置演算装置50を含む形状計測装置30の形状計測処理プログラムは図9と同様である。 8 that the three-dimensional coordinate values of the measurement terminal O in the unit sensor 20 including the three-dimensional position calculation device 50 can be basically determined as the intersection of the three spherical models M1, M2, and M3. , the method of obtaining the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 of the entire shape measuring device 30 (sensor sheet) is the same as the description of FIG. The processing program is the same as in FIG.

次に、図15から図17を参照して、本実施の形態に係る3次元位置演算装置50において実行される位置演算処理について説明する。本実施の形態に係る位置演算処理は、球体モデルを用いた3次元座標位置の導出において、解が一意に定まらない場合に補正を採用する形態である。 Next, with reference to FIGS. 15 to 17, position calculation processing executed in the three-dimensional position calculation device 50 according to the present embodiment will be described. The position calculation processing according to the present embodiment employs correction when a unique solution cannot be determined in the derivation of a three-dimensional coordinate position using a spherical model.

ここで、3次元位置演算装置50を用いた上述の演算処理によって、3次元位置演算装置50に含まれる計測端子11の3次元座標値を求めることができる。しかしながら、導電性弾性体13の特性は、例えば、図2(b)に示すように非線形である場合があり、また、個々に特性のばらつきなどもあることから均一でない。また、計測時の電気ノイズや演算などによる計測誤差の影響もある。このため、上記の(式1)~式(3)を連立して解いた場合に単一解が得られない場合がある。 Here, the three-dimensional coordinate values of the measurement terminals 11 included in the three-dimensional position calculation device 50 can be obtained by the above-described calculation processing using the three-dimensional position calculation device 50 . However, the characteristics of the conductive elastic body 13 may be non-linear as shown in FIG. 2(b), for example, and are not uniform due to individual variations in characteristics. In addition, there is also the influence of measurement errors due to electrical noise during measurement and calculations. Therefore, a single solution may not be obtained when the above equations (1) to (3) are simultaneously solved.

図15(a)は、上記誤差のない場合の位置演算処理を示している。図15(a)において、球体モデルM1は計測端子C1を中心とし半径L1の球であり、球体モデルM2は計測端子C2を中心とし半径L2の球であり、球体モデルM3は計測端子C3を中心とし半径L3の球である。この場合は、(式1)~(式3)の連立方程式を解くことにより、単一の交点CP1が求まり、この交点CP1を計測端子Oの位置とみなすことができる。 FIG. 15(a) shows position calculation processing when there is no error. In FIG. 15(a), the spherical model M1 is a sphere centered at the measurement terminal C1 and having a radius L1, the spherical model M2 is a sphere centered at the measurement terminal C2 and a radius L2, and the spherical model M3 is centered at the measurement terminal C3. is a sphere with radius L3. In this case, a single point of intersection CP1 can be obtained by solving the simultaneous equations (Equation 1) to (Equation 3), and this intersection point CP1 can be regarded as the position of the measurement terminal O.

これに対し、図15(b)は上記誤差がある場合の一例を示している。図15(b)に示す例では、球体モデルM1が誤差を含み、半径がL1ではなくL1’(<L1)となっている。図15(c)は、球体モデルM1とM2を抜き出して示した図である。球体モデルM1の誤差に起因して、球体モデルM1と球体モデルM2の交点は、図15(c)に示すようにCP1からCP2に移動する。図15(c)では、交点CP2に対応する球体モデルM2の半径をL2’(=L2)として示している。 On the other hand, FIG. 15(b) shows an example when there is the above error. In the example shown in FIG. 15B, the spherical model M1 contains an error, and the radius is L1' (<L1) instead of L1. FIG. 15(c) is a diagram showing the spherical models M1 and M2 extracted. Due to the error of the spherical model M1, the intersection of the spherical model M1 and the spherical model M2 moves from CP1 to CP2 as shown in FIG. 15(c). In FIG. 15(c), the radius of the spherical model M2 corresponding to the intersection point CP2 is indicated as L2' (=L2).

図15(d)は、球体モデルM2とM3を抜き出して示した図である。図15(d)に示すように、球体モデルM2とM3の交点は交点CP1である。従って、球体モデルM1とM2の交点CP2と、球体モデルM2とM3の交点CP1とが異なる点となり、球体モデルを用いた解析が困難となる。以上のような理由から、球体モデルによって交点の座標が得られない場合が発生する。また、図15(e)に示すように、球体モデルM1の半径L1が計測誤差を含んで、L1’と大きくなった場合も同様に、交点CP1が交点CP2に移動する。従って、この場合も、球体モデルによって交点の座標が解析的に得られない。なお、複数の球体モデル間の交点は、図15(d)に示すような相互の球体モデルの交差円から、計測端子間の距離によって規定する。つまり、球体モデルM2と球体モデルM3の交点としてはCP1とCP1’が考えられるが、このうち交点CP1を採用する。 FIG. 15(d) is a diagram showing the spherical models M2 and M3 extracted. As shown in FIG. 15(d), the point of intersection between the spherical models M2 and M3 is the point of intersection CP1. Therefore, the point of intersection CP2 between the spherical models M1 and M2 and the point of intersection CP1 between the spherical models M2 and M3 are different points, making analysis using the spherical models difficult. For the reasons described above, there are cases where the coordinates of the intersection point cannot be obtained from the spherical model. Also, as shown in FIG. 15(e), when the radius L1 of the spherical model M1 increases to L1' due to the measurement error, the point of intersection CP1 similarly moves to the point of intersection CP2. Therefore, in this case also, the coordinates of the points of intersection cannot be obtained analytically by the spherical model. In addition, the intersection between a plurality of spherical models is defined by the distance between the measurement terminals from the intersection circle of the mutual spherical models as shown in FIG. 15(d). In other words, although CP1 and CP1' are conceivable points of intersection between the spherical model M2 and the spherical model M3, the point of intersection CP1 is adopted.

図16は、本実施の形態に係る3次元位置演算装置50を用いた位置演算処理の基本的な考え方を示している。図16(a)は、3次元位置演算装置50のある平衡状態における、3つの球体モデルである、球体モデルM1(図16(a)では、「球体モデル1」と表記)、球体モデルM2(図16(a)では、「球体モデル2」と表記)、球体モデルM3(図16(a)では、「球体モデル3」と表記)を示している。図16(b)は、図16(a)から、球体モデルM2、M3を抜き出して示した図であり、図16(c)は、図16(a)から、球体モデルM1、M2を抜き出して示した図であり、図16(d)は、図16(a)から、球体モデルM1、M3を抜き出して示した図である。 FIG. 16 shows the basic concept of position calculation processing using the three-dimensional position calculation device 50 according to this embodiment. FIG. 16(a) shows three spherical models in a certain equilibrium state of the three-dimensional position calculation device 50, a spherical model M1 (denoted as “spherical model 1” in FIG. 16(a)) and a spherical model M2 ( FIG. 16A shows a spherical model M3 (labeled "spherical model 2" in FIG. 16A) and a spherical model M3 (labeled "spherical model 3" in FIG. 16A). 16(b) is a diagram showing spherical models M2 and M3 extracted from FIG. 16(a), and FIG. 16(c) is a diagram showing spherical models M1 and M2 extracted from FIG. 16(a). FIG. 16(d) is a diagram showing spherical models M1 and M3 extracted from FIG. 16(a).

一般に、球と球が重なると、重複部分は円を形成する。ここでは、この円を「交差円」と称し、例えば球体モデルM1とM2の交差円を、「球体モデル1-2交差円」と称する。本定義に従って、図16(b)には球体モデルM2、M3の他に、球体モデル1-2交差円と、球体モデル1-3交差円が示されている。円と円が重畳されると、一般に2つの交点が発生するが、図16(b)にはこの2つの交点も描いている。同様の考え方で、図16(c)に示すように、球体モデル3-2交差円と球体モデル3-1交差円とによって2つの交点が発生し、図16(c)に示すように、球体モデル2-1交差円と球体モデル2-3交差円とによって2つの交点が発生する。本実施の形態に係る位置演算処理では、図16(b)、(c)、(d)の各々に示す2つの球体モデルごとに交点を求める。2つの交点のどちらを採用するかは、例えば過去の計測端子11の位置からの距離に基づいて決定する。すなわち、過去の計測端子11の位置により近い方の交点を採用してもよい。 In general, when spheres overlap, the overlap forms a circle. Here, this circle is referred to as an "intersection circle", and for example, the intersection circle of the spherical models M1 and M2 is referred to as a "sphere model 1-2 intersection circle". According to this definition, FIG. 16(b) shows the sphere model 1-2 intersection circle and the sphere model 1-3 intersection circle in addition to the sphere models M2 and M3. When circles are superimposed, generally two points of intersection occur, and these two points of intersection are also drawn in FIG. 16(b). In a similar way, as shown in FIG. 16(c), two points of intersection are generated by the sphere model 3-2 intersection circle and the sphere model 3-1 intersection circle, and as shown in FIG. 16(c), the sphere Two points of intersection are generated by the model 2-1 intersection circle and the sphere model 2-3 intersection circle. In the position calculation processing according to the present embodiment, intersection points are obtained for each of the two spherical models shown in FIGS. 16(b), (c), and (d). Which of the two points of intersection is to be adopted is determined, for example, based on the distance from the position of the measurement terminal 11 in the past. That is, the intersection closer to the position of the measurement terminal 11 in the past may be adopted.

図17は、本位置演算処理による交点の求め方の一例を示している。3次元位置演算装置50において計測誤差が含まれる場合、2つの球体モデルから求めた交点は、図17に示すように、交点が一意に定まらない。例えば、図17(a)に示す例では、球体モデルM2とM3の交点が交点CP1となり、球体モデルM1とM2の交点がCP2となっている。この場合は、交点CP1とCP2の中点を補正交点CPsとし、本補正交点CPsを球体モデルM1、M2、M3の交点、すなわち、計測端子11(O)の3次元座標値とする。また、図17(b)に示す例では、球体モデルM2とM3の交点が交点CP3となり、球体モデルM1とM2の交点がCP4となっている。この場合も、交点CP3とCP4の中点を補正交点CPsとし、本補正交点CPsを球体モデルM1、M2、M3の交点、すなわち、計測端子11(O)の3次元座標値とする。以上のような補正処理によれば、解析が困難となる状況が発生せず、計測端子11(O)の3次元座標位置を一意的に取得することができる。また、このような方法に限らず、計測誤差に応じて補正方法や補正の程度を変更することも可能であり、より高精度な座標位置を得ることが可能となる。 FIG. 17 shows an example of how to find the intersection point by this position calculation process. When measurement error is included in the three-dimensional position calculation device 50, the intersection obtained from the two spherical models cannot be uniquely determined as shown in FIG. For example, in the example shown in FIG. 17A, the point of intersection between the spherical models M2 and M3 is the point of intersection CP1, and the point of intersection between the spherical models M1 and M2 is the point CP2. In this case, the midpoint between the intersection points CP1 and CP2 is set as the corrected intersection point CPs, and the main corrected intersection point CPs is set as the intersection point of the spherical models M1, M2, and M3, that is, the three-dimensional coordinate value of the measurement terminal 11(O). In the example shown in FIG. 17B, the intersection point CP3 is the point of intersection between the spherical models M2 and M3, and the point CP4 is the intersection point of the spherical models M1 and M2. Also in this case, the midpoint between the intersection points CP3 and CP4 is the corrected intersection point CPs, and the main corrected intersection point CPs is the intersection point of the spherical models M1, M2, and M3, that is, the three-dimensional coordinate value of the measurement terminal 11(O). According to the correction process as described above, it is possible to uniquely acquire the three-dimensional coordinate position of the measurement terminal 11(O) without causing a situation in which analysis becomes difficult. In addition, it is possible to change the correction method and the degree of correction according to the measurement error without being limited to such a method, and it is possible to obtain a coordinate position with higher accuracy.

10 荷重計測装置
11、O、C1~C4 計測端子
12 固定端子
13、13-1、13-2、13-3 導電性弾性体
20 単位センサ
21 アナログ-ディジタル変換器
22 演算処理装置
30、30A、30B、30C 形状計測装置
31 脊柱体表面密接部
32 腰部密接部
33 信号線
34 頸部密接部
50 3次元位置演算装置
100 シート
101 シートクッション
102 シートバック
103 着座者
120 シート面計算モデル
121 結合点
122 線状弾性体
123 着座者接触部
CP、CP1~CP4 交点
L1~L4 長さ
X1~X3 曲線
W、W1~W4 荷重
M1~M3 球体モデル
P1~P7 計測点
Rc 等価抵抗
R1~R4、Ri 等価抵抗
r1~r4、ri 固定抵抗
e1~e4、ei 分圧
E 電圧
10 Load measuring device 11, O, C1 to C4 Measuring terminal 12 Fixed terminal 13, 13-1, 13-2, 13-3 Conductive elastic body 20 Unit sensor 21 Analog-digital converter 22 Arithmetic processing device 30, 30A, 30B, 30C shape measurement device 31 spine body surface contact portion 32 lumbar contact portion 33 signal line 34 neck contact portion 50 three-dimensional position calculation device 100 seat 101 seat cushion 102 seat back 103 seated person 120 seat surface calculation model 121 coupling point 122 Linear elastic body 123 Seated person contact portion CP, CP1-CP4 Intersection L1-L4 Length X1-X3 Curve W, W1-W4 Load M1-M3 Spherical model P1-P7 Measurement point Rc Equivalent resistance R1-R4, Ri Equivalent resistance r1 to r4, ri fixed resistors e1 to e4, ei divided voltage E voltage

Claims (6)

計測対象物に接触させて前記計測対象物に加えられた荷重を荷重ベクトルとして計測する荷重計測装置であって、
3次元空間において位置が変化する計測端子と、各々一端が前記計測端子に接続されるとともに、変位に伴って電気的特性が変化する複数の弾性体と、前記複数の弾性体の各々の前記電気的特性を測定する測定部と、前記測定部で測定された前記電気的特性に基づいて前記計測端子の空間位置を演算する演算部と、を含む、複数の3次元位置演算装置
数の前記3次元位置演算装置の前記複数の弾性体の他端に接続された前記計測対象物の形状に応じて位置が変化する複数の計測端子と、
を含み、
前記複数の計測端子によって複数の前記3次元位置演算装置が接続され、
前記複数の弾性体の変位量と印加された力との関係が予め定められた第2の特性となっており、
前記演算部は、前記計測対象物が接触した際に、前記測定部で測定された前記電気的特性に基づいて算出された前記変位量に対応する力、および演算された前記計測端子の空間位置と前記複数の弾性体の各々の他端に対応する点の位置を用いて導出された前記力の方向を前記計測端子ごとに求め、前記計測端子に対応する前記力を合成し前記荷重をベクトルとして演算する、
重計測装置。
A load measuring device that is brought into contact with a measurement object and measures a load applied to the measurement object as a load vector,
a measurement terminal whose position changes in a three-dimensional space; a plurality of elastic bodies each having one end connected to the measurement terminal and having an electrical characteristic that changes with displacement; and the electrical properties of each of the plurality of elastic bodies a plurality of three -dimensional position computing devices , including a measuring unit that measures physical characteristics, and a computing unit that computes the spatial positions of the measurement terminals based on the electrical characteristics measured by the measuring unit ;
a plurality of measurement terminals connected to the other ends of the plurality of elastic bodies of the plurality of three-dimensional position calculation devices, the positions of which change according to the shape of the object to be measured ;
including
A plurality of the three-dimensional position calculation devices are connected by the plurality of measurement terminals,
a relationship between the displacement amount of the plurality of elastic bodies and the applied force is a predetermined second characteristic,
The computing unit generates a force corresponding to the amount of displacement calculated based on the electrical characteristics measured by the measuring unit and the calculated spatial position of the measurement terminal when the object to be measured contacts. and the position of the point corresponding to the other end of each of the plurality of elastic bodies is obtained for each of the measurement terminals, the force corresponding to the measurement terminal is synthesized, and the load is a vector operate as
Load measuring device.
前記複数の弾性体の各々は導電性を有するとともに前記電気的特性が抵抗値である導電性弾性体であり、かつ前記複数の弾性体の各々の長さと前記抵抗値との関係が予め定められた第1の特性となっており、Each of the plurality of elastic bodies is a conductive elastic body having conductivity and the electrical characteristic being a resistance value, and a relationship between the length of each of the plurality of elastic bodies and the resistance value is predetermined. It is the first characteristic,
前記演算部は、前記測定部で測定された前記抵抗値から前記予め定められた第1の特性に従って求められた前記複数の弾性体の各々の長さを用いて前記計測端子の空間位置を演算する The computation unit computes the spatial position of the measurement terminal using the length of each of the plurality of elastic bodies obtained according to the predetermined first characteristic from the resistance value measured by the measurement unit. do
請求項1に記載の荷重計測装置。 The load measuring device according to claim 1.
前記演算部は、前記複数の弾性体の他端に対応する点を中心とし、前記複数の弾性体の各々の長さを半径とする複数の球体の交点を前記計測端子の空間位置として演算するThe calculation unit calculates, as the spatial position of the measurement terminal, an intersection point of a plurality of spheres centered at a point corresponding to the other end of the plurality of elastic bodies and having a radius equal to the length of each of the plurality of elastic bodies.
請求項2に記載の荷重計測装置。 The load measuring device according to claim 2.
前記演算部は、前記交点が複数存在する場合に、複数の前記交点の中点を前記計測端子の空間位置として演算するWhen there are a plurality of intersection points, the calculation unit calculates a midpoint of the plurality of intersection points as the spatial position of the measurement terminal.
請求項3に記載の荷重計測装置。 The load measuring device according to claim 3.
前記複数の弾性体の数が少なくとも3個である the number of said plurality of elastic bodies is at least three
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の荷重計測装置。 The load measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記計測対象物が弾性体である
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の荷重計測装置。
The load measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the object to be measured is an elastic body.
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