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技術 変形解析装置

出願人 株式会社豊田中央研究所
発明者 木佐貫義勝
出願日 2014年3月25日 (6年8ヶ月経過) 出願番号 2014-062599
公開日 2015年10月22日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2015-184214
状態 特許登録済
技術分野 測定手段を特定しない測長装置
主要キーワード 変形収縮 背中面 所定誤差 センサ位置情報 前回測定値 エアバッグ圧 状態変化量 計測角
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

測定対象物変形解析を高精度に行うことができる。

解決手段

位置情報補間部22により、センサ10により測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値回転角度との少なくとも一方に基づいて、隣接して設置されているセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方を補間し、座標変換部24により、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、補間されたセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、隣接して設置されているセンサ間の、測定対象物の変形形状に沿った相対距離とに基づいて、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標演算する。

概要

背景

従来、構造物変形状態を把握する変形解析装置として、測定対象物の2次元測定を対象とした、歪みゲージを用いたテープセンサにより測定を行う装置が知られている(特許文献1)。また、圧電フィルムシートを用いた測定システムも知られている(特許文献2)。

また、測定対象物の3次元測定を対象とした、レーザ次元変形解析装置マイクロCCDスコープ超音波測定装置X線測定装置などが知られている(特許文献3)。また、歪みゲージや、CCDカメラが用いられる装置についても知られている(特許文献4)。

概要

測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。位置情報補間部22により、センサ10により測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値回転角度との少なくとも一方に基づいて、隣接して設置されているセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方を補間し、座標変換部24により、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、補間されたセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、隣接して設置されているセンサ間の、測定対象物の変形形状に沿った相対距離とに基づいて、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標演算する。

目的

本発明では、上記問題点を解決するために成されたものであり、測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる変形解析装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

測定対象物に設置され、設置位置に作用する物理量を検出する複数のセンサと、前記測定対象物に変形が生じた際に、所定時間毎に、前記複数のセンサの各々で検出された物理量に基づいて、前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値回転角度との少なくとも一方を測定する測定手段と、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方に基づいて、隣接して設置されている前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方を補間する補間手段と、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、隣接して設置されている前記センサ間の、前記測定対象物の変形形状に沿った相対距離とに基づいて、前記所定時間毎の前記測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標演算する座標演算手段と、を含む、変形解析装置

請求項2

前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定する距離推定手段を更に含み、前記複数のセンサは、前記測定対象物の変形により、隣接して設置されている前記センサの設置位置との前記相対距離が変化するように設置され、前記座標演算手段は、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記距離推定手段によって推定された前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離とに基づいて、前記所定時間毎の前記測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算する請求項1記載の変形解析装置。

請求項3

前記距離推定手段は、前記測定手段によって前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の回転角度に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定する請求項2記載の変形解析装置。

請求項4

前記複数のセンサの各々で前記所定時間毎に検出された物理量に基づく加速度に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定する請求項2記載の変形解析装置。

請求項5

前記距離推定手段は、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記相対距離の候補値を用いたときの、前記センサの設置位置の3次元座標値を算出して、前記測定手段により測定された前記センサの設置位置の3次元座標値と比較することを、前記センサ間の前記相対距離の候補値を変更しながら繰り返して、前記センサ間の前記相対距離を推定する請求項2記載の変形解析装置。

請求項6

前記複数のセンサを、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記相対距離を固定するための結合体で前記センサ間を結合するように構成した請求項1記載の変形解析装置。

技術分野

0001

本発明は、変形解析装置係り、特に、測定対象物変形解析を行う変形解析装置に関する。

背景技術

0002

従来、構造物変形状態を把握する変形解析装置として、測定対象物の2次元測定を対象とした、歪みゲージを用いたテープセンサにより測定を行う装置が知られている(特許文献1)。また、圧電フィルムシートを用いた測定システムも知られている(特許文献2)。

0003

また、測定対象物の3次元測定を対象とした、レーザ次元変形解析装置マイクロCCDスコープ超音波測定装置X線測定装置などが知られている(特許文献3)。また、歪みゲージや、CCDカメラが用いられる装置についても知られている(特許文献4)。

先行技術

0004

特開平10−33506号公報
特開2006−38710号公報
特開2010−66169号公報
特開2005−182529号公報

発明が解決しようとする課題

0005

測定対象物の2次元測定を対象としたテープセンサや圧電フィルムシートは、測定範囲が2次元変形であることから、測定対象物が2次元のみに変形する場合は測定が可能である。しかし、測定対象物の多くは、実際には少なからず3次元変形となっており、テープセンサや圧電フィルムシートによる測定においては誤差が生じるという問題がある。これは、テープセンサや圧電フィルムシートで変形を算出する際に用いる曲率測定誤差によるものである。すなわち、テープセンサや圧電フィルムシートなど長尺センサによる測定では、センサに、曲げ変形と同時にねじり変形が加わると、歪みゲージの測定値や圧電フィルムの起電力ねじれ変形による成分が重畳するためである。このため、これらのセンサを用いて測定可能な測定対象物は限定されたものとなるという問題がある。なお、これらのセンサでは、歪みや起電力と曲率を対応付けるため、ねじれ変形が生じないようにした、曲率が既知円盤が用いられている。

0006

また、特許文献1の方法においては、テープセンサを用いて測定対象物表面の測定を行う際に、表面の形状変化を高精度に測定する目的から、テープセンサを表面に密接させるためのボデーサポータが用いられている。しかしながら、表面の伸びの変化が考慮されていないため、得られた結果は表面の形状変化が十分に測定できていないといった問題がある。図39において説明する。柔軟体Mが自然長の状態では、図39(a)のような変形状態にある。一方、外力が作用した際には、図39(b)のような変形状態となる。図39(a)の状態においては、センサNの長さは、固定端Gから測定点Bまでの長さLBである。一方、図39(b)においては、センサNの長さは一定であることから、柔軟体Mの形状測定範囲は、測定点A近傍までの長さとなる。このため、柔軟体Mの変形に対して、センサNが測定する範囲は変形状態に応じて変化することになる。一方、図39(b)の状態での軟体Mの長さLMよりセンサNの長さLNが長い場合は、柔軟体Mの図39(a)および(b)の状態における全体変形を測定することができるが、柔軟体Mの変形による伸長がセンサNの測定結果に及ぼす影響は残る。

0007

また、3次元測定を目的とした装置においては、レーザ、超音波X線などやCCDカメラを用いた測定が行われているが、これらの装置では、測定対象物の測定面が目視できている。すなわち、視覚情報が得られる必要がある。このため、測定面が他の物体面と接触している場合や、測定対象物が他の物体内部にある場合などは視覚情報が得られないことから、測定が困難であるといった問題がある。測定面が他の物体面と接触している場合の具体例としては、人やダミー座席着座した状態でのシートバックシートクッション面の変形や背中面臀部面の変形などがある。また、測定対象物が他の物体内部にある場合の具体例としては、衝突実験用に用いられるダミー脊柱の変形や肋骨の変形などがある。更に、これらの装置においては、センサの外形状や容積が大きく、測定対象微小な場合や測定を行うための空間が狭い場合においては測定が困難であるため、測定条件が限定されるといった問題もある。

0008

本発明では、上記問題点を解決するために成されたものであり、測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる変形解析装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するために、第1の発明に係る変形解析装置は、測定対象物に設置され、設置位置に作用する物理量を検出する複数のセンサと、前記測定対象物に変形が生じた際に、所定時間毎に、前記複数のセンサの各々で検出された物理量に基づいて、前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値回転角度との少なくとも一方を測定する測定手段と、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方に基づいて、隣接して設置されている前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方を補間する補間手段と、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、隣接して設置されている前記センサ間の、前記測定対象物の変形形状に沿った相対距離とに基づいて、前記所定時間毎の前記測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標演算する座標演算手段と、を含んで構成されている。

0010

第1の発明によれば、複数のセンサにより、設置位置に作用する物理量を検出し、測定手段により、測定対象物に変形が生じた際に、所定時間毎に、センサにより検出された物理量に基づいて、複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とを測定し、補間手段により、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とに基づいて、隣接して設置されているセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とを補間し、座標演算手段により、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、補間されたセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、隣接して設置されているセンサ間の、測定対象物の変形形状に沿った相対距離とに基づいて、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算する。

0011

このように、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方に基づいて、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とを補間し、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算することによって、測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。

0012

また、第1の発明に係る変形解析装置において、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定する距離推定手段を更に含み、前記複数のセンサは、前記測定対象物の変形により、隣接して設置されている前記センサの設置位置との前記相対距離が変化するように設置され、前記座標演算手段は、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記距離推定手段によって推定された前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離とに基づいて、前記所定時間毎の前記測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算してもよい。

0013

また、第1の発明に係る変形解析装置において、前記距離推定手段は、前記測定手段によって前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の回転角度に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定してもよい。

0014

また、第1の発明に係る変形解析装置において、前記複数のセンサの各々で前記所定時間毎に検出された物理量に基づく加速度に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記所定時間毎の前記相対距離を推定してもよい。

0015

また、第1の発明に係る変形解析装置において、前記距離推定手段は、前記測定手段により前記所定時間毎に測定された前記複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、前記補間手段によって補間された前記センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の前記所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方と、に基づいて、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記相対距離の候補値を用いたときの、前記センサの設置位置の3次元座標値を算出して、前記測定手段により測定された前記センサの設置位置の3次元座標値と比較することを、前記センサ間の前記相対距離の候補値を変更しながら繰り返して、前記センサ間の前記相対距離を推定してもよい。

0016

また、第1の発明に係る変形解析装置において、前記複数のセンサを、前記隣接して設置されている前記センサ間の前記相対距離を固定するための結合体で前記センサ間を結合するように構成してもよい。

発明の効果

0017

以上説明したように、本発明の変形解析装置によれば、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とに基づいて、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値と回転角度との少なくとも一方とを補間し、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算することによって、測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の第1の実施の形態に係る変形解析装置の構成を示すブロック図である。
本発明の第1の実施の形態に係る変形解析装置のセンサ設置の例を示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係るハードウェア構成を示す図である。
薄板柔軟体にセンサnとセンサmが設置された構成の例を示す図である。
次元座標情報の補間の例を示す図である。
軸回転が一つの軸のみで行われた場合における例を示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係る変形解析装置における変形解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
形状構築の例を示す図である。
ラップベルト経路のダミー腹部面形状への影響の例を示す図である。
センサの外形寸法と測定対象物の測定面の関係の例を示す図である。
本発明の第2の実施の形態に係る変形解析装置の構成を示すブロック図である。
本発明の第2の実施の形態に係る変形解析装置における変形解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
変形形状を計算モデルを用いて算出する例を示す図である。
測定面の状態に応じた補正の例を示す図である。
センサ間の相対距離の変化が微小な形状変化の例を示す図である。
本発明の第3の実施の形態に係る変形解析装置の構成を示すブロック図である。
平板変形におけるセンサ間の相対距離の例を示す図である。
本発明の第3の実施の形態に係る変形解析装置における変形解析処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
センサの変形形態の例を示す図である。
薄板によるセンサの取り付けの例を示す図である。
薄板の固定方法の例を示す図である。
取り付け部材の例を示す図である。
立方体の補正の例を示す図である。
立方体の計算モデルの例を示す図である。
重力を用いた初期形状の算出の例を示す図である。
薄板の立方体への取り付けの例を示す図である。
乗員ダミーと脊柱構造の例を示す図である。
3次元変形可能な脊柱構造の例を示す図である。
ダミー脊柱にセンサを組み込む例を示す図である。
3次元立方体の弾性体にセンサを取り付ける例を示す図である。
立方体へのセンサの組み込みの例を示す図である。
ヒューマンインターフェイスの設置の例を示す図である。
アームレストに設置したヒューマンインターフェイスの例を示す図である。
バンパーセンサとしての活用の例を示す図である。
車体センサとしての活用の例を示す図である。
乗員保護装置における活用の例を示す図である。
介護機器における活用の例を示す図である。
医療分野における活用の例を示す図である。
測定対象物の伸長特性の測定結果への影響の例を示す図である。

実施例

0019

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

0020

<第1の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
まず、本発明の第1の実施の形態に係る変形解析装置の構成について説明する。図1に示すように、本発明の実施の形態に係る変形解析装置100は、CPUと、RAMと、後述する変形解析処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したROMと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この変形解析装置100は、機能的には図1に示すようにセンサ10A〜10Iと、入力部18と、演算部20と、出力部90とを備えている。

0021

センサ10A〜10Iは、図2に示すように、測定対象物である衝突実験ダミーにおける腹部表面格子状に設置されている。センサ10A〜10Iの各々は、変形可能な信号線電源線によって入力部18と接続されている。また、センサ10A〜10Iは、隣接して設置されているセンサ間の相対距離Lを固定するための結合体で結合されており、隣接して設置されているセンサ間の、測定対象物の変形形状に沿った相対距離Lは、測定対象物の変形に関わらず固定とする。

0022

センサ10B〜10Iは、センサ10Aと同様の構成であるため、以下、センサ10Aの構成について説明する。センサ10Aは、センサ座標軸における3軸の加速度を検出する加速度センサ12Aと、センサ座標軸における3軸周りの角速度を検出する角速度センサ13Aと、A/D変換部14Aと、処理部15Aと、通信部16Aとを含んで構成されている。

0023

加速度センサ12Aは、所定時間毎に、センサ座標軸における3軸の加速度をアナログ値の物理量として検出し、A/D変換部14Aに出力する。

0024

角速度センサ13Aは、所定時間毎に、センサ座標軸における3軸周りの角速度をアナログ値の物理量として検出し、A/D変換部14Aに出力する。

0025

A/D変換部14Aは、加速度センサ12Aから入力されるアナログ値の加速度、及び角速度センサ13Aから入力されるアナログ値の角速度について、アナログディジタル変換し、処理部15Aに出力する。

0026

処理部15は、A/D変換部14から入力されたディジタル値の加速度、及びディジタル値の角速度について、時間積分し、所定時間毎に、センサ10Aのセンサ座標軸における3次元座標値の変位量、及び回転角度の変化量を測定し、測定した3次元座標値の変位量及び回転角度の変化量と、ワールド座標系軸におけるセンサ10Aの3次元座標値の前回測定値又は初期値、及び回転角度の前回測定値又は初期値とに基づいて、ワールド座標系軸におけるセンサ10Aの3次元座標値及び回転角度を測定し、通信部16Aを介して入力部18に出力する。なお、加速度及び角速度の積分処理の際に、ノイズドリフトの影響を考慮し、フィルタリング処理を行ってもよい。このフィルタリング処理は、信号波形の状況に応じてその特性を変更することも可能である。また、ワールド座標系軸における3次元座標値及び回転角度を、以後3次元位置情報とする。また、センサ10A〜10Iの各々の初期状態のセンサの3次元位置情報は、予めメモリ(図示省略)に記憶されているものとする。また、加速度については2階の時間積分し、角速度については、1階の時間積分をするものとする。

0027

なお、加速度センサはその計測加速度から上述のとおり変位を求めるものであり、また、加速度センサはその計測角速度から回転角度を求めるものであることから、加速度センサを変位センサに、角速度センサを回転角センサに置き換えることは可能であり、本実施例のセンサが限定されるものではない。さらに、各センサを混在させることも可能であり、例えば、計測条件によっては、加速度センサ、角速度センサ、歪みゲージや圧電フィルムなどを混在配設して、構成することも可能である。

0028

入力部18は、所定時間毎に、センサ10A〜10Iの各々から入力される、センサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報を受け付け、メモリ(図示省略)に記憶する。

0029

演算部20は、位置情報補間部22と、座標変換部24と、状態演算部26と、を備えている。図3に、演算部20のハードウェア構成の例を示す。位置情報補間部22の処理は、位置情報補間PC3によって実現され、座標変換部24の処理は、座標変換PC4によって実現され、状態演算部26の処理は、状態演算PC5によって実現される。

0030

位置情報補間部22は、入力部18において受け付けた所定時間毎のセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、予め定められている隣接して設置されているセンサ間の相対距離Lとに基づいて、所定時間毎に、隣接して設置されているセンサ間の各々について、当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を補間し、座標変換部24に出力する。

0031

補間処理原理
センサ間の各補間位置の3次元座標情報を補間する処理の原理について説明する。一般的に、センサ毎設置間隔が狭いほど形状測定精度は高い。しかし、センサ間の設置間隔を狭めることは、信号処理量の増加や測定時間が長くなり、また、測定対象の剛性を高めるなどの弊害を招く。このため、センサ間の設置間隔は出来るだけ広いほうが良い。位置情報補間部22によって、広く設置されたセンサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を補間することにより、測定対象の剛性を高めることなく測定精度、すなわち測定対象物の変形形状の再現精度向上を図ることができる。補間としては、スプライン関数など幾つかの関数を用いることができる。以下、図4に示す2つのセンサn−m間の補間をする場合について説明する。

0032

図4に示すように、測定対象物である薄板柔軟体にセンサnとセンサmが設置された構成を例に説明する。初期状態のセンサn−m間の相対距離をLとし、各センサのワールド座標系軸における各軸周り回転角をα、β及びθとする。α、β及びθはセンサの姿勢を表す。また、センサnとセンサmの姿勢は、図5に示すように連続して変化すると仮定する。このような仮定は、例えば、図4に示すような板状の変形体曲げたり、捩じった際に見られる形状変化からも妥当である。

0033

ここで、簡単のため、図6に示すように軸回転がβのみの場合を考える。この場合の柔軟体の変形は図4のx−z平面上となる。センサnとセンサmの座標系原点をそれぞれOnとOmとし、センサ間の相対距離Lを任意のK等分した際の単位長さをdLとする。

0034

また、βがdLに対して連続して変化すると仮定する。このため、dLごとの値は、補間関数を用いて求めている。補間関数としては、例えばスプライン関数などを用いる。以下にその概要を示す。なお、補間関数をスプライン関数に限定するものではなく、測定条件に応じては、ラグランジュ多項式など他の補間関数や曲面関数を用いてもよい。なお、第1の実施の形態においては(2M−1)次のスプライン補間関数を用いる。

0035

補間関数として(2M−1)次のスプライン補間関数を用いた例について説明する。このときのデータは、(x0,y0),(x1,y1),…,(xn−1,yn−1)で与えるが、xがセンサ間の相対距離L、yがα、β、θやセンサの3次元座標値となる。ここでは、β値である関数の端点条件を、

0036

0037

とすると、スプライン関数s(x)は、Bスプラインを用いて、下記(1)式で得られる。

0038

0039

なお、スプライン関数の演算は、各センサの並びごとに行う。

0040

具体的には、上記(1)式に従って、センサOn及びセンサOmの各々のβに基づいて、センサOnとセンサOmとを結ぶ線分上の各補間位置のワールド座標系軸におけるβを算出する。なお、α、θ、センサの3次元座標値の各々についても同様に算出する。このように、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置のワールド座標系軸におけるα、β、θ、及び3次元座標値を取得することができる。

0041

座標変換部24は、所定時間毎に、入力部18において受け付けたセンサ10A〜10Iの各々の、3次元位置情報と、位置情報補間部22により入力される、隣接して設置されているセンサ間の各々についての当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報と、予め定められている各センサ間の相対距離Lとに基づいて、測定対象物の全体形状を表す各位置の3次元座標値を演算して、測定対象物の全体形状を構築しメモリ(図示省略)に記憶する。そして、所定時間毎に構築した測定対象物の全体形状を状態演算部26に出力する。

0042

状態演算部は、座標変換部24から入力される所定時間毎の測定対象物の全体形状に基づいて、所定時間毎の変化量や変化速度を算出し、出力部90に出力する。

0043

<第1の実施の形態に係る変形解析装置の作用>
次に、第1の実施の形態に係る変形解析装置100の作用について説明する。まず、初期状態から所定時間毎に、センサ10A〜10Iの各々が、当該センサの3次元位置情報を測定して入力部18に出力しているときに、オペレータ測定開始スイッチオンにすると、変形解析装置100は、所定時間毎のセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報を、入力部18により受け付けて、メモリに格納する。そして、測定期間が終了すると、変形解析装置100によって、図7に示す変形解析処理ルーチンが実行される。なお、処理対象となる時刻は、時系列順に選択される。

0044

まず、ステップS102では、処理対象となる時刻における、入力部18において受け付けたセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、予め定められた隣接するセンサ間の相対距離Lとに基づいて、隣接するセンサ間の各々について、上記(1)式に従って、当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を算出する。

0045

次に、ステップS104では、処理対象となる時刻における、入力部18において受け付けたセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、ステップS102において取得した、処理対象となる時刻における、隣接するセンサ間の各々の、当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報と、予め定められた隣接するセンサ間の相対距離Lとに基づいて、当該時刻における測定対象物の全体形状を表す各位置の3次元座標値を演算し、測定対象物の全体形状を構築する。

0046

次に、ステップS106では、処理対象となる全ての時刻について処理を終了したか否かを判定する。処理対象となる全ての時刻について処理を終了した場合には、ステップS108へ移行し、処理対象となる全ての時刻において処理を終了していない場合には、処理対象となる時刻を変更して、ステップS102へ移行し、ステップS102〜ステップS106の処理を繰り返す。

0047

次に、ステップS108では、ステップS104において取得した、所定時間毎の測定対象の全体構造の各々に基づいて、所定時間毎における測定対象物の変化や歪みなどの状態変化量を算出し、出力部90に出力して、変形解析処理ルーチンを終了する。

0048

以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る変形解析装置によれば、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値及び回転角度に基づいて、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値及び回転角度を補間し、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算することによって、測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。

0049

また、立体表面或いは立体内部に3次元位置情報を取得するセンサ10A〜10Iを設置することにより3次元位置情報を取得していることから、測定対象物にねじれが生じた場合においても高精度な測定が可能となる。

0050

また、センサ10A〜10Iの各々は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)による3軸加速度センサ、3軸角加速度センサ、及び3軸地磁気センサなどの任意の組み合わせから成るものであり、これらのセンサを測定対象物の所定位置離散設置し、測定対象物の変形と歪みなどの状態を算出することができる。

0051

また、センサ間の補間位置の各々における3次元座標値及び回転角度が補間されることから、センサの設置数に対してより高精度な測定を行うことができる。

0052

また、測定に際して、センサが視覚情報を必要としないことから、測定対象物の測定面が他の物体面と接触している場合や測定対象物が他の物体内部にある場合においても測定が可能である。

0053

また、図8に示す、形状が既知の半円柱の全体形状を構築した例と、図9に示す、第1の実施の形態に係る変形解析装置を用いて、ラップベルト経路のダミー腹部面形状への影響を測定した結果についてみると、図8及び図9に示すように、ベルト経路の違いによる、腹部面の形状変化が測定できており、この結果から、従来、測定・評価が困難であったサブマリン現象の受傷メカニズム解析に取り組むことができる。

0054

また、人体腹部に外力が作用した際には、変形量や変形速度によっては傷害が発生する可能性があるが、これらの算出量を用いることにより、保護装置性能評価での活用が期待できる。また、所定点の3次元座標情報を用いて歪みや応力を算出することもでき、当該値を用いた評価も行うことができる。

0055

また、従来は、人体有限要素モデルを用いた計算機による評価に限定されていた腹部の3次元変形や歪み及び応力の時間変化を、実験測定で得ることが可能となりこれまでは、加速度や角速度などの評価指標が用いられていた実機での実験評価を高精度にできる。

0056

ここで、センサの外形上Lの取り付けへの影響について、図10を用いて説明する。測定対象物の測定面は、例えば、図10(a)に示すような対象物変形状況によってR1、R2及びR3のように変化する。一方、Lは一定であるため、図10(b)に示すようにLに対してRが大きい場合は、センサが測定面で振動した際の傾斜角はθ1となる。これに対して、図10(c)に示すようにLに対してRが小さい場合は、傾斜角はθ2となる。実際の測定の際には、センサの測定面に対する接触角振動変化するが、(c)の場合は、(b)に対して、θ1<θ2であることから、センサ位置情報における角度の変動量が大きくなり、全体形状が大きく変化することに繋がる。一方、LがRに対して極端に大きな場合は、Rの変化を適切に測定出来ない場合がある。よって、全体形状変化を所定値以下にし、R変化を感度よく測定するためには、LをRの大きさによって適切に設定する必要がある。第1の実施の形態では、試行検討によりLの大きさの比をRの0.3〜0.1とした。

0057

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0058

例えば、第1の実施の形態において、センサの3次元座標値及び回転角度を、センサの加速度及び角速度から求める場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサとして、重力ベクトルを検出することができるセンサ、又は地磁気を検出することができるセンサを用いて、センサの3次元座標値及び回転角度を求めてもよい。

0059

また、第1の実施の形態において、センサの各々を結合体によって結合し格子状に設置する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサの各々を個々に設置してもよいし、格子状以外の別の形状を形成するように連結して設置してもよい。

0060

次に、第2の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0061

第2の実施の形態においては、測定対象物の形状変化により変化したセンサ間の相対距離Lを推定する点が第1の実施の形態と異なる。なお、第1の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0062

<第2の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
まず、本発明の第2の実施の形態に係る変形解析装置の構成について説明する。図11に示すように、本発明の実施の形態に係る変形解析装置200は、CPUと、RAMと、後述する変形解析処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したROMと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この変形解析装置100は、機能的には図11に示すようにセンサ10A〜10Iと、入力部18と、演算部220と、出力部90とを備えている。

0063

センサ10A〜10Iの各々は、測定対象物である衝突実験ダミーにおける腹部表面に格子状に設置されている。センサ10A〜10Iの各々は、変形可能であり、かつ、伸縮可能な結合体によって結合されている。また、隣接して設置されているセンサ間の、変形形状に沿った相対距離Lは、測定対象物の変形により伸縮するものとする。なお、第2の実施の形態に係る測定対象物は、柔軟体である。

0064

演算部220は、位置情報補間部222と、距離推定部223と、座標変換部224と、状態演算部26と、を含んで構成されている。図3に、演算部220のハードウェア構成の例を示す。位置情報補間部222及び距離推定部223の処理は、位置情報補間PC3によって実現され、座標変換部224の処理は、座標変換PC4によって実現され、状態演算部26の処理は、状態演算PC5によって実現される。

0065

入力部18は、所定時間毎に受け付けたセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報を受け付け、メモリ(図示省略)に記憶する。

0066

位置情報補間部222は、所定時間毎に、メモリ(図示省略)に記憶されている、センサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、センサ間の各々の相対距離Lとに基づいて、第1の実施の形態における位置情報補間部22と同様に、センサ間の各々について、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を算出し、距離推定部223及び座標変換部224に出力する。また、後述する距離推定部223において推定された、所定時間毎の、センサ間の各々について推定されたセンサ間の相対距離Lを座標変換部224に出力する。

0067

距離推定部223は、所定時間毎に、メモリ(図示省略)に記憶されているセンサ間の各々の相対距離Lと、位置情報補間部222により入力されるセンサ間の各々についての、当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報と、に基づいて、測定対象物の変形により変化するセンサ間の各々の相対距離Lを推定する。

0068

<センサ間の相対距離Lの推定の原理>
センサ間の相対距離Lの推定の原理について説明する。以下、具体的に、上記図4に示すように、薄板柔軟体にセンサnとセンサmが設置された構成を例に説明する。

0069

上記図4に示すように、薄板柔軟体にセンサnとセンサmが設置された構成を例に説明する。初期状態のセンサn−m間の相対距離をLとし、各センサのワールド座標系軸における各軸周りの回転角度をα、β及びθとする。α、β及びθはセンサの姿勢を表す。また、センサnとセンサmの姿勢は、上記図5に示すようにセンサ間の相対距離Lに対して、連続して変化すると仮定する。このような仮定は、例えば、上記図4に示すような板状の変形体を曲げたり、捩じった際に見られる形状変化からも妥当である。

0070

ここで、簡単のため、上記図6に示すように軸回転がβのみの場合を考える。この場合の柔軟体の変形は上記図4のx−z平面上となる。センサnとセンサmの座標系の原点をそれぞれOnとOmとし、Lを任意のK等分した際の単位長さをdLとする。y軸の回転角がβであるから、区間[ki,ki+1]におけるx座標とz座標はそれぞれ、下記(2)式及び(3)式となる。

0071

0072

但し、

0073

0074

である。

0075

よって、センサ間の相対距離Lを用いて、センサnで測定したβ及び補間されたβを基に、上記(2)式及び(3)式を用いてOnに対するOmの位置を求めることができる。なお、β以外の軸が回転変化する3次元変形の場合も同様の考え方に基づき、α、及びθの各々を基に上記(2)式及び(3)式を用いてOnに対するOmの位置を求める。すなわち、上記図5に示すようなセンサnとセンサmの姿勢がセンサ間の相対距離Lに対して、連続して変化する場合は、上記のdLごとに設定する座標系に対して、同次変換行列を用いた3次元座標変換を繰り返し行うことにより求めることができる。

0076

ここで、測定対象物の形状変化によりセンサ間の相対距離Lが変化する場合について考える。センサ間の相対距離Lの初期の長さL0が得られる測定対象物の形状を図6のb状態とし、センサ間の相対距離LがδLだけ長くなった状態をc、δLだけ短くなった状態をaとする。cの状態においては、センサ間の相対距離Lが初期の長さL0からL0+δLとなったことにより、ワールド座標系軸におけるOmの3次元座標値が変化する。このため、センサ間の相対距離の初期の長さL0を用いて上記(2)式及び(3)式から形状(Omのワールド座標系軸における3次元座標値)を算出すると、+δLに応じた誤差が生じる。同様に、センサ間の相対距離が初期の長さL0からL0−δLになった場合もOmの3次元座標値が変化し、−δLに応じた誤差が生じる。これらの誤差を生じさせないためには、δLを求めてLを補正する必要がある。

0077

具体的には、変化量δLは、ワールド座標系軸における変位量である変位δx、δy及びδzとして取得される。δx、δy及びδzを求める方法としては、センサmで計測された変位と回転角との変化量から算出できる。例えば、変位量、加速度センサの並進加速度を回転角で補正した各輪成分を積分して求めることができる。なお、これらは一般の物理変換による。すなわち、センサmによって測定されたOm座標のワールド座標系軸における座標値H(x,y,z)を、H´(x+δx,y+δy,z+δz)として取得する。なお、Onはワールド座標系の原点とし、その位置は移動しないものとして説明する。また、第2の実施の形態において、H´は入力部18において受け付けたセンサ各々の3次元位置情報のうちの3次元座標値を用いる。

0078

次に、センサnのOn座標を起点として、上記(2)式、及び(3)式に従って、センサOmのワールド座標系軸における3次元座標値R(xc,yc,zc)を算出する。この時点では、一時刻前の処理に用いたセンサn−m間の相対距離L又は初期長を用いて算出を行う。そして、算出の結果得られたセンサOmのワールド座標系軸における3次元座標値R(xc,yc,zc)を、上記で取得したワールド座標系軸における3次元座標値H´(x+δx,y+δy,z+δz)と比較する。比較の結果、両者の差が所定誤差内(例えば図6中破線内)であれば、一時刻前の処理に用いたセンサn−m間の相対距離L又は初期長を、センサ間の相対距離Lとして推定し、メモリ(図示省略)に記憶する。なお、上記(2)式、及び(3)式で用いるセンサ間の相対距離L又は初期長が候補値の一例である。

0079

一方、両者の差が所定誤差より大きければ、距離推定部223において、センサ間の相対距離Lを補正する。例えば、xc<x+δxの場合は、図6のcの状態であることからセンサ間の相対距離Lを大きくする。また、xc>x+δxの場合は、図6のaの状態であることからセンサ間の相対距離Lを小さくする。このように、センサ間の相対距離Lを変更しながら、両者の差が所定誤差になるまで上記のセンサ間の相対距離Lの補正処理と、3次元座標値Rの算出と、3次元座標値H´と3次元座標値Rとの比較の処理とを繰り返し、収束計算を行う。収束計算では、相対距離Lへの補正量によって収束状況が変化するが、この補正量は、一定値であっても、両者の差に応じて変更してもよい。

0080

座標変換部224は、位置情報補間部222により入力される、所定時間毎の、センサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、隣接して設置されているセンサ間の各々についての当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元位置情報と、距離推定部223において推定された所定時間毎の各センサ間の相対距離Lとに基づいて、所定時間毎の測定対象物の全体形状を表す各位置の3次元座標値を演算して、所定時間毎の全体形状を構築しメモリ(図示省略)に記憶する。そして、所定時間毎に構築した測定対象物の全体形状を状態演算部26に出力する。

0081

<第2の実施の形態に係る変形解析装置の作用>
次に、第2の実施の形態に係る変形解析装置200の作用について説明する。まず、初期状態から所定時間毎に、センサ10A〜10Iの各々が、当該センサの3次元位置情報を測定して入力部18に出力しているときに、オペレータが測定開始スイッチをオンにすると、変形解析装置200は、所定時間毎のセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報を、入力部18により受け付けて、メモリに格納する。そして、測定期間が終了すると、変形解析装置200によって、図12に示す変形解析処理ルーチンが実行される。なお、処理対象となる時刻は、時系列順に選択される。

0082

ステップS200では、メモリ(図示省略)に記憶されている前回の処理において決定された又は予め定められた、センサ間の各々の相対距離L又は初期長を読み込む。

0083

ステップS201では、入力部18において受け付けた、処理対象となる時刻における、センサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、ステップS200において取得した隣接するセンサ間の各々の相対距離Lとに基づいて、隣接するセンサ間の各々について、上記(1)式に従って、当該センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を算出する。

0084

ステップS202では、処理対象となる所定時刻の、処理対象となるセンサ間について、入力部18において受け付けたセンサ間の一方のセンサのワールド座標系軸の3次元座標値を3次元座標値H´とする。

0085

次に、ステップS204では、処理対象となる所定時刻の、処理対象となるセンサ間について、入力部18において受け付けたセンサ間に含まれるセンサの各々の3次元位置情報と、ステップS200において取得した当該センサ間の相対距離L又は、ステップS208において補正された当該センサ間の相対距離Lとに基づいて、上記(2)式及び(3)式に従って、センサ間の他方のセンサのワールド座標系軸の3次元座標値を基点として、一方のセンサのワールド座標系軸の3次元座標値Rを算出する。

0086

次に、ステップS206では、処理対象となるセンサ間について、ステップS202において取得したワールド座標系軸における3次元座標値H´と、ステップS204において取得したワールド座標系軸における3次元座標値Rとの差分が、予め定められた所定の誤差であるか否かを判定する。予め定められた所定の誤差である場合には、センサ間の相対距離Lを確定し、メモリ(図示省略)に記憶して、ステップS210へ移行する。予め定められた所定の誤差で無い場合には、ステップS208へ移行する。

0087

ステップS208では、上記ステップS206で得られた差分に基づいて、処理対象となるセンサ間について、当該センサ間の相対距離Lを補正して、ステップS204へ移行する。

0088

ステップS210では、全てのセンサ間についてステップS202〜ステップS206の処理を終了したか否かを判定する。全てのセンサ間についてステップS202〜ステップS206の処理を終了している場合には、ステップS104へ移行し、全てのセンサ間についてステップS202〜ステップS206の処理を終了していない場合には、処理対象となるセンサ間を変更してステップS202へ移行する。

0089

ステップS212では、処理対象となる所定時刻の、全てのセンサ間について処理を終了したか否かを判定する。全てのセンサ間について処理を終了している場合には、ステップS108へ移行し、全てのセンサ間について処理を終了していない場合には、処理対象となるセンサ間を変更してステップS200へ移行する。

0090

以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る変形解析装置によれば、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値及び回転角度に基づいて、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値及び回転角度を補間し、センサ間の各々の相対距離Lを推定し、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算することによって、測定対象物の変化により、測定対象物の表面に伸びがあった場合においても測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。

0091

また、センサ間の相対距離Lを推定することから、測定対象物が微小な場合や測定を行うための空間が狭い場合においても高精度な測定が可能となる。

0092

また、センサ間の相対距離Lを推定することから、測定対象物が柔軟体であり、測定面に伸びや縮みが生じる場合においても、相対距離Lの変化量を推定し、変化量に応じて変形形状を補正算出することができ、変形形状の算出誤差を大幅に低減することができる。

0093

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0094

例えば、第2の実施の形態においては、上記(1)〜(3)式に基づいて、変形形状を算出したが、これに限定されるものではなく、図13に示すように計算モデルを用いた処理により変形形状を算出してもよい。具体的には、加速度と角速度を用いて予め定義されている計算モデルを用いて、センサの各々の加速度及び角速度に基づいて、センサ間の相対距離Lを推定する。計算モデルでは、所定の長さdLの弾性部と屈曲部が対になっており、所定の弾性特性屈曲特性を与えている。センサ間の両端に位置するセンサの各々の3次元座標値が与えられると、各部で弾性変形屈曲変形が生じ安定形状に収束する。収束時の弾性部の変形量dL´と初期値dLの差が所定値以内で無い場合は、Lの長さが初期長から変化したことになる。よって、弾性部の長さdLを変化量に応じて変更する。計算モデルを用いた方法では、一度安定形状に収束すれば、Lの長さの変更量Σ(dL´−dL)が得られることから、比較的見通しが良い補正を行うことができる。なお、計算モデルを用いる場合には、センサ10A〜10Iの各々から、ディジタル変換された加速度も入力部18において受け付けるものとする。

0095

また、第2の実施の形態においては、δLを求める方法としては、センサで測定した加速度を積分する方法を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、センサnとセンサmの間に光や歪みなどを利用した変位形を設置する方法や、カメラなどを設置し、得られた映像からδLを求めてもよい。また、この他にも、磁気や超音波などを用いてδL測定してもよい。

0096

次に、第3の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0097

第3の実施の形態に係る変形解析装置においては、測定対象物が平板体で、測定面に伸びが生じ、センサの取り付け形態が測定対象物に直接取り付ける形態である点が第1及び第2の実施の形態と異なる。なお、第1及び第2の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0098

測定対象物が柔軟で伸長が生じるとセンサ間の相対距離Lが変化する。図14は、測定対象物の形状、伸長特性およびセンサの測定対象物への取り付け方法の組み合わせを示すものであり、8種類の組み合わせがある。

0099

これらの組み合わせにより、センサ間の相対距離Lを補正するか否かが異なる。このうち、測定面に伸びが無い、或いは測定対象物の変形に対して測定面の伸びが極小の場合にはセンサ間の相対距離Lの補正は行わない。このため、センサ間の相対距離Lの補正を行う場合の組み合わせは、図14においては、4種類となる。なお、測定対象物の変形に対して測定面の伸びが微小な例を図15に示す。外力が測定対象物に作用し、図15(a)の変形前の形状から、図15(b)の変形後の形状に変化する。このような変形において、例えば、測定対象物が紙やラミネートフィルムなどである場合は、センサ間の相対距離Lの変化は微小であり、測定対象物の変化量に対し無視することができる。

0100

第3の実施の形態においては、測定対象物が平板体で、測定面に伸びが生じ、取り付け形態が直接の場合について説明する。

0101

<第3の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
まず、本発明の第3の実施の形態に係る変形解析装置の構成について説明する。図16に示すように、本発明の実施の形態に係る変形解析装置300は、CPUと、RAMと、後述する変形解析処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したROMと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この変形解析装置300は、機能的には図16に示すようにセンサ10A〜10Iと、入力部18と、演算部320と、出力部90とを備えている。

0102

センサ10A〜10Iの各々は、測定対象物である平板体に格子状に設置されている。また、隣接して設置されているセンサ間の、変形形状に沿った相対距離Lは、測定対象物の変形により伸縮するものとする。なお、第3の実施の形態に係る測定対象物は、柔軟体である。

0103

演算部320は、位置情報補間部322と、距離推定部323と、座標変換部224と、状態演算部26と、を含んで構成されている。

0104

位置情報補間部322は、所定時間毎に、メモリ(図示省略)に記憶されている、センサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報と、センサ間の各々の相対距離Lとに基づいて、第1の実施の形態における位置情報補間部22と同様に、センサ間の各々について、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の3次元位置情報を算出し、座標変換部224に出力する。また、後述する距離推定部323において推定された、所定時間毎の、センサ間の各々について推定されたセンサ間の相対距離Lを座標変換部224に出力する。

0105

距離推定部323は、所定時間毎に、メモリ(図示省略)に記憶されているセンサ間の各々の相対距離Lと、入力部18において受け付けた所定時間毎のセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報のうちの回転角度θとに基づいて、測定対象物の変形により変化するセンサ間の各々の相対距離Lを推定し、位置情報補間部322に出力する。なお、測定対象物の延長線上の線分と直交する軸のうち表面上の軸との回転角度をθとする。

0106

<センサ間の距離Lの推定の原理>
平板体において変形に伴い表面に伸びが生じる場合は、センサの間隔が平板体の変形に応じて変化する。例えば、図17に示すようにセンサBの中心軸に対して平板を凸変形させた際にセンサ外表上面に取り付けたセンサA、Cは、A´、C´へと位置が変化する。このため、センサ間の相対距離LABとLBCは、ΔLAB=2πRA´・(θA/360)−LAB及びΔLBC=2πRB´・(θC/360)−LBCだけ長さが長くなる。一方、センサ外表下面においては、ΔLAB=2πRA´´・(θA/360)−LAB及びΔLBC=2πRB´´・(θC/360)−LBCだけ短くなる。

0107

上述のように平板変形に伴うセンサ間の相対距離Lの変化について、回転角度θを基に算出して補正を行う。

0108

<第3の実施の形態に係る変形解析装置の作用>
次に、第3の実施の形態に係る変形解析装置300の作用について説明する。まず、初期状態から所定時間毎に、センサ10A〜10Iの各々が、当該センサの3次元位置情報を測定して入力部18に出力しているときに、オペレータが測定開始スイッチをオンにすると、変形解析装置300は、所定時間毎のセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報を、入力部18により受け付けて、メモリに格納する。そして、測定期間が終了すると、変形解析装置300によって、図18に示す変形解析処理ルーチンが実行される。なお、処理対象となる時刻は、時系列順に選択される。

0109

ステップS300では、ステップS200において取得した、センサ間の各々の相対距離L又は初期長と、入力部18において受け付けた処理対象の所定時刻におけるセンサ10A〜10Iの各々の3次元位置情報のうちの回転角度θとに基づいて、処理対象となるセンサ間の相対距離Lを推定する。

0110

以上説明したように、本発明の第3の実施の形態に係る変形解析装置によれば、所定時間毎に測定された複数のセンサの設置位置の各々の3次元座標値及び回転角度に基づいて、センサ間を結ぶ線分上の各補間位置の所定時間毎の3次元座標値及び回転角度を補間し、センサ間の各々の相対距離Lを推定し、所定時間毎の測定対象物の3次元形状を表す各位置の3次元座標を演算することによって、測定対象物の変化により、測定対象物の表面に伸びがあった場合においても測定対象物の変形解析を高精度に行うことができる。

0111

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0112

例えば、第3の実施の形態においては、センサの回転角度θに基づいて、センサ間の相対距離Lを推定したが、これに限定されるものではない。センサ外表上面と下面との間には、平板変形において長さが変化しない中立面が厚みt間にある。中立面の位置は、例えば、曲げ半径RA、RBが5t以上では、tのほぼ1/2の位置にあり、5tより小さくなるとtが小さくなることによって中立面は下面側へ移動する。中立面の半径をRとすれば、一般に次の式から中立面の位置を算出することが出来る。P−R=0.5t(R≧5t)、P−R=(0.25〜0.4)t(R<5t)。このため、平板における変形では、センサで算出する形状変化を中立面の変形と考え、センサ間の相対距離Lの推定を行わなくてもよい。

0113

また、測定対象の回転角度θによって測定対象物の変形量を推定してセンサ間の相対距離Lの推定を行う方法の他に、測定対象面に対する垂直方向の回転角を用いて、測定体の変形状態を推定することもできる。例えば、図19に示すようなセンサ配置においては、各センサで測定された3次元座標値と回転角度とを用いて、センサの3次元座標値における移動距離を求め、求めた3次元座標値における各センサを結合することにより、全体形状を構築してもよい。

0114

次に、第4の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0115

第4の実施の形態においては、測定対象物が平板体で、測定面に伸びが生じ、センサの取り付け形態が測定対象物に間接的に取り付ける点が第1〜3の実施の形態と異なる。なお、第1〜3の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0116

<第4の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
センサ10A〜10Iは、図20に示すようにセンサの各々を薄板に取り付けた後、薄板の各々を測定対象物である平板体に取り付けることにより、測定対象物にセンサの各々を設置する。薄板の取り付け方法として、接着剤固定ピンなどを用いて薄板の一部を測定対象物に固定する方法を用いる。

0117

以上説明したように、本発明の第4の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、センサ10A〜10Iの各々を薄板を用いて測定対象物に取り付けることにより、測定対象物の取り付け面が変形した場合においても、薄板が取り付け面を相対移動することから、取り付け面の伸びの影響を取り除くことができる。

0118

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0119

例えば、第4の実施の形態において、センサ10A〜10Iの各々を薄板を用いて測定対象物に取り付ける場合について説明したが、これに限定されるものではない。測定対象物の変形形態が一様でない場合は、薄板が測定対象物の取り付け面に十分密接しない場合があるため、当該場合においては、薄板全体を測定対象物に可動可能に取り付けてもよい。例えば、図21に示すように薄板をまたぐような部材を取り付け面に設置して密接させてもよい。また、薄板を密接させるための部材としては、図22に示すようなアーム形の部材や薄板に長穴を開けてピンを設置してもよい。また、薄板全体を低摩擦の柔軟部材で覆って、柔軟部材を測定面に固定してもよい。低摩擦の柔軟部材としては、例えば、テフロン登録商標)膜のようなものがあり、測定対象物の変形に伴う形状変化に対して、滑らかに薄板を相対移動させることが可能となる。

0120

次に、第5の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0121

第5の実施の形態に係る変形解析装置においては、測定対象物が立法体で、測定面に伸びが生じ、センサの取り付け形態が測定対象物に直接に取り付ける形態である点が第1〜4の実施の形態と異なる。なお、第1〜4の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0122

<第5の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
センサ10A〜10Iの各々は、測定対象物である立方体の一面に格子状に設置されている。また、隣接して設置されているセンサ間の、変形形状に沿った相対距離Lは、測定対象物の変形により伸縮するものとする。

0123

距離推定部323は、局部的に測定対象物の変形が起きる場合には、図23に示すように既知の形状体を立方体に圧接させ、その際に得られるセンサ信号からの形状構築結果を基にセンサ間の相対距離Lを推定する。既知の形状体として、複数の形状のものを用いて形状構築を行うことにより、推定精度を向上させることが可能となる。

0124

以上説明したように、本発明の第5の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、測定対象物が局部的に変形した場合においても、精度良くセンサ間の相対距離Lを推定することができる。

0125

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0126

例えば、第5の実施の形態において、センサ間の相対距離Lを、既知の形状体を立方体に圧接させ、その際に得られるセンサ信号からの形状構築結果を基にセンサ間の相対距離Lを推定する場合について説明したがこれに限定されるものではなく、測定対象物が立方体においても、測定対象物が平板体の場合と同様に、測定対象物の全体形状が変形する場合は、曲げ半径Rを基に表面の収縮を回転角度から求めてセンサ間の相対距離Lを推定してもよい。また、センサの各々で測定した加速度、速度、変位、角速度及び回転角などの情報を図24に示すような計算モデルに入力することにより、立方体の変形収縮に対応した変形形状を求めることができる。計算モデルで形状構築を行う際には初期形状が必要となる。初期形状の構築には、図25に示すように重力加速度を用いることができ、立方体の変形後の形状に関しても同様に重力加速度を用いて構築することができる。従って、立方体の変形後の形状について、計算モデルでの計算構築結果と、重力加速度により構築結果を比較することにより、計算モデルによる予測結果の精度を評価することができる。両者の間に差がある場合は、計算モデルを修正することに予測精度を改善することができる。また、立方体の種々の変形形態に対して、同様の比較修正を行うことにより、より一層、形状予測精度の向上が可能となる。

0127

次に、第6の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0128

第6の実施の形態においては、測定対象物が立法体で、測定面に伸びが生じ、センサの取り付け形態が測定対象物に間接的に取り付ける形態である点が第1〜5の実施の形態と異なる。なお、第1〜5の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0129

<第6の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
センサ10A〜10Iの各々は、センサの各々を薄板に取り付け、当該薄板を測定対象である立方体の一面に取り付ける。

0130

距離推定部323は、図26の例に示すように、立方体の中心など変形が生じない部分に設けた座標に対しての相対位置から、各面のセンサ10A〜10Iの各々の相対距離Lを推定する。また、各面の隣接するセンサ間の変形による位置変化は微小であることから、各面の端部にあるセンサの相対位置を一定とする。

0131

以上説明したように、本発明の第6の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、各面の端部にあるセンサの相対位置を一定とすることにより、測定対象物の全体形状構築の精度を高めることができる。

0132

次に、第7の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0133

第7の実施の形態においては、測定対象物が衝突実験ダミーの脊柱である点が第1〜6の実施の形態と異なる。なお、第1〜6の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0134

測定対象物であるダミー脊柱は、従来は図27(a)に示すように鋼柱ゴムで構成されていたが、第7の実施の形態では、生体類似度を向上させるため、図27(b)に示すように人体の脊柱と同様に椎骨に対応するブロックを積み上げ、前後の変形を可能としたダミー脊柱を、測定対象物とする。更に、図28に示すように前後左右を含めた3次元変形が可能な脊柱を、測定対象物としてもよい。

0135

ダミーの脊柱は外皮に覆われているため、通常は外部から観察することが困難である。また、乗員ダミーにおいては、シートバックに背中部が接触するため、脊柱近傍の外皮を観察することも困難である。このため、衝突時の脊柱の変形状況を把握することが困難であった。これにより、シートベルトエアバッグなどの保護装置の保護性能評価やシート特性の評価が十分に行えないといった課題があった。

0136

<第7の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
センサ10は、図29に示すようにダミー脊柱のブロックに設置される。なお、センサ10の数はダミー脊柱のブロックの数だけ存在するものとする。また、各ブロック間は、ジョイント接合されており、ブロック間の相対距離が一定である。

0137

以上説明したように、本発明の第7の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、センサの各々をダミー脊柱のブロック毎に設置することにより、各ブロックの3次元座標値を得ることができ、ブロック座標系の3軸周りの回転角度を測定することにより、脊柱の変形時間履歴を得ることができる。

0138

また、変形形状の算出方法は第1及び第2の実施の形態と同様であり、図29中に示すような3次元座標値の時系列情報が得られる。このような情報は、従来得ることが困難であったが、第7の実施の形態に係る変形解析装置を用いることにより得ることが可能となる。これにより、脊柱変形情報を用いて、これまで評価が困難であったシートベルトやエアバッグなどの保護装置の保護性能評価やシート特性評価を高い精度で行うことができる。

0139

次に、第8の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0140

第8の実施の形態においては、測定対象物が弾性立方体である点が第1〜7の実施の形態と異なる。なお、第1〜7の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0141

<第8の実施の形態に係る変形解析装置の構成>
センサ10A〜10Hは、測定対象物である弾性立方体の8つの頂点に設置されている。なお、弾性立方体には、衝突実験用ダミーの腹部等も含まれる。

0142

以上説明したように、本発明の第8の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、センサの各々を測定対象物である弾性立方体の8つの頂点の各々に設置することにより、図30に示すような測定対象物である弾性立法体の変形状況を、頂点の3次元座標値から求めることができることから、弾性立方体の変形履歴を得ることができる。また、立方体の体積変化や立方体内部の歪みを求めることもできる。当該計算処理は、有限要素法ソリッド要素での処理と類似した処理方法で行う。

0143

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0144

例えば、第8の実施の形態において、測定対象物を単一立方体である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、測定対象物を、単一立方体を組み合わせることにより、図31(a)に示すような衝突実験ダミー腹部の複雑形状としてもよい。このような構成は、図31(b)に示す人体有限要素モデルのメッシュ構成に類似したものであり、得られる変形解析情報に関しても変形や歪みなど類似した情報が得ることができる。

0145

次に、第9の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0146

第9の実施の形態においては、図32に示すように、変形解析装置をヒューマンインターフェイスとして用い、変形解析装置をアームレストに設置した点が第1〜8の実施の形態と異なる。なお、第1〜8の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0147

変形解析装置200は、図33に示すようにアームレストに設置されており、測定対象物であるアームレストの変形の状態変化量を、出力部90から、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0148

制御装置は、変形解析装置200から入力される、状態変化量に基づいて、車両の制御を行う。具体的に図33の例で示すと、状態変化量に応じて制御装置は(a)エアコン制御(b)パワーウインド制御(c)オーディオ制御(d)照明制御の4つの制御を行う。例えば、右手前を変形させるとエアコン制御モードになり、変形量に応じた温度設定を行う。また、左手前を変形させると(b)パワーウインド制御モードになり、制御モードの切り替えにより、前後左右4枚の窓の開閉開閉量を制御する。また、右後ろを変形させると(c)オーディオ制御モードとなり、制御モード切替により、ラジオやDVDなど再生機器音量選曲などの制御を行う。また、左後ろを変形させると(d)照明制御モードとなり、車室内照明照度などを制御する。

0149

以上説明したように、本発明の第9の実施の形態に係る変形解析装置200によれば、一つのヒューマンインターフェイスとして用いることにより、多くの機能を持たせることができ、更に配置の自由度やインターフェイス形状の自由度等を高くすることができる。

0150

また、変形解析装置200において、薄板にセンサを取り付けた状態での使用が可能であることから、特別な取り付け支持部材を必要とせず、取り付け位置の自由度が高いことや車両の軽量化が図れるなど他のインターフェイスと比較して優れた特徴を実現することができる。

0151

また、変形量や変形モードに応じた処理を割り振ることが出来るので、変形解析装置200で多くのスイッチの機能を代用できる。

0152

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0153

例えば、第9の実施の形態において、変形解析装置200をアームレストに設置する場合について説明したがこれに限定されるものではなく、車両のインパネやシート或いはドア側面などの変形部位に、変形解析装置200をとりつけることにより、乗員の意図に応じた処理を行うヒューマンインターフェイスとして活用してもよい。

0154

次に、第10の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0155

第10の実施の形態では、変形解析装置をシートクッションやシートバックに組み入れている点が第1〜9の実施の形態と異なる。なお、第1〜9の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0156

変形解析装置200は、車両のシートクッション(図示省略)及びシートバック(図示省略)に組み込まれて設置されており、測定対象物であるシートクッション及びシートバックの状態変化量を出力部90から、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0157

制御装置は、変形解析装置200から入力される測定対象物の状態変化量に基づいて、空調の調整を行う。

0158

以上説明したように、本発明の第10の実施の形態に係る変形解析装置200は、シートクッション及びシートバックの状態変化量に基づいて、走行時の乗員の乗り心地などを評価し、評価結果に基づいて、空調の調整を行うことにより、快適性の向上を図ることができる。

0159

次に、第11の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0160

第11の実施の形態においては、図34に示すように、変形解析装置をバンパー等に設置した点が第1〜10の実施の形態と異なる。なお、第1〜10の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0161

変形解析装置200は、図34に示すように車両のバンパー部分に組み入れて設置されており、測定対象物であるバンパーの状態変化量を出力部90から、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0162

制御装置は、変形解析装置200から入力される測定対象物の状態変化量に基づいて、保護具の制御を行う。

0163

以上説明したように、本発明の第11の実施の形態に係る変形解析装置200は、バンパーの状態変化量に基づいて、衝突した物体の形状を取得し、衝突体判別を行うことにより、保護具の制御性能を向上させることができる。

0164

次に、第12の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0165

第12の実施の形態においては、変形解析装置を車体に設置している点が第1〜11の実施の形態と異なる。なお、第1〜11の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0166

変形解析装置200は、図35に示すように、衝突判別センサとして車体に設置されており、測定対象物である車体の状態変化量を、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0167

制御装置は、変形解析装置200から入力される状態変化量に基づいて、車両の制御を行う。具体的には、ドア側面に設置された変形解析装置200に基づく状態変化量に基づいて、ドアの変形状況に応じて衝突エアバック展開状況を制御する。また、フード或いはピラーに設置された変形解析装置200に基づく状態変化量に基づいて、歩行者自転車乗員用エアバッグ展開制御を行う。

0168

以上説明したように、本発明の第12の実施の形態においては、変形解析装置200によって出力された車体の状態変化量に基づいて、エアバッグの展開制御を行うことができる。

0169

次に、第13の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0170

第13の実施の形態においては、変形解析装置をタイヤに設置している点が第1〜12の実施の形態と異なる。なお、第1〜12の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0171

変形解析装置200は、タイヤに組み込まれて設置されており、測定対象物であるタイヤの状態変化量を、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0172

以上説明したように、本発明の第13の実施の形態においては、変形解析装置200によって出力されたタイヤの状態変化量に基づいて、車両の走行制御や、タイヤ状態モニタを行うことができる。

0173

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0174

例えば、第13の実施の形態において、変形解析装置200をタイヤに組み込んで設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、タイヤ以外の他の車体の部分に変形解析装置200を設置してもよい。

0175

次に、第14の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0176

第14の実施の形態においては、変形解析装置をエアバックに組み入れている点が第1〜13の実施の形態と異なる。なお、第1〜13の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0177

変形解析装置200は、図36(a)に示すように、乗員保護を行うためのエアバッグに組み込まれて設置されており、測定対象物であるエアバックの状態変化量を、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0178

制御装置は、変形解析装置200から入力される測定対象物の状態変化量に基づいて、エアバッグの展開状況の制御及び、エアバッグ圧力の制御を行う。

0179

以上説明したように、本発明の第14の実施の形態では、変形解析装置200によって出力されたエアバッグの状態変化量に基づいて、エアバッグの展開状況の制御及びエアバッグ圧力の制御を行うことにより、より高い安全性を実現することができる。

0180

また、エアバッグ保護においては、乗員のエアバッグへの接触状況を判断しながらエアバッグの展開状況を制御することが可能となる。すなわち、従来、圧力で行っていたエアバッグの展開制御を乗員接触時のエアバッグ形状を基に制御することができる。これにより、乗員とエアバッグの接触面積と変形量から最適減衰量が得られるようにエアバッグ圧力を制御することができる。

0181

次に、第15の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0182

第15の実施の形態においては、変形解析装置をシートベルトに組み入れている点が第1〜14の実施の形態と異なる。なお、第1〜14の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0183

変形解析装置200は、図36(b)に示すように、乗員保護を行うためのシートベルトに組み込まれて設置されており、測定対象物であるシートベルトの状態変化量を、車両の制御を行う制御装置(図示省略)に出力する。

0184

制御装置は、変形解析装置から入力される測定対象物の状態変化量に基づいて、シートベルトの制御を行う。

0185

以上説明したように、本発明の第15の実施の形態において、変形解析装置200によって出力されたシートベルトの状態変化量に基づいて、シートベルトの制御を行うことにより、シートベルトが接している人体胸部や腹部の変形状況を推定し、シートベルトによる保護性能を適切に調整することができる。

0186

次に、第16の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0187

第16の実施の形態においては、図37(a)に示すように変形解析装置を車椅子着座状況用センサとして用いる点が第1〜15の実施の形態と異なる。なお、第1〜15の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0188

車椅子の着座状況は、移動時の安全性確保や利用者の快適性向上を図る上で重要である。車椅子には、移動の容易性が求められることから、シートは容易に変形が可能なように作られている。このため、利用時に着座状況を把握するためのセンサとしては、3次元変形が測定可能であり、変形の容易さと小型であることを合わせ持つ必要があり、好適なセンサが無かった。

0189

変形解析装置200は、図37(a)に示すように、車椅子に組み込まれて設置されており、測定対象物である車椅子の状態変化量を取得する。

0190

以上説明したように、本発明の第16の実施の形態においては、変形解析装置200によって出力された車椅子の状態変化量に基づいて、車椅子利用時の着座状況を把握することができる。

0191

また、ヒューマンインターフェイスとして利用者の意図に応じた制御を行うことも可能である。

0192

次に、第17の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0193

第17の実施の形態においては、図37(b)に示すように変形解析装置をベッド変形状況用センサとして用いる点が第1〜16の実施の形態と異なる。なお、第1〜16の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0194

医療用ベッドなどにおいては、長時間ベッドで過ごすことによる人体圧迫による弊害が問題となっていた、このため、人体圧迫状況を把握するために圧力センサなどが用いられている。しかし、圧力センサでは、人体圧迫時のベッド変形を把握することが困難である。これは、圧力センサの測定結果がベッド変形と十分に対応していないことによる。

0195

変形解析装置200は、図37(b)に示すように、ベッドに組み込まれて設置されており、測定対象物であるベッドの状態変化量を取得する。

0196

以上説明したように、本発明の第17の実施の形態においては、変形解析装置200によって、ベッド変形の測定が可能であり、人体圧迫による弊害と言った課題に対応することが可能となる。また、利用者の意図に応じた制御を行うヒューマンインターフェイスとして活用することもできる。

0197

次に、第18の実施の形態に係る変形解析装置について説明する。

0198

第18の実施の形態においては、変形解析装置を医療分野に適用する点が第1〜17の実施の形態と異なる。なお、第1〜17の実施の形態に係る変形解析装置と同様の構成及び作用については、同一の符号を付して説明を省略する。

0199

人体においても図38に示すように脊柱側弯症脊柱後弯症など脊柱変形による障害がある。従来これらの診断は、X線やMRIなどの映像によって行われていたが、動作時の測定が困難であるため、十分な状態把握が困難であり、症状の回復状況を定量的に把握することが困難といった課題があった。

0200

センサ10の各々は、人体の脊柱の皮膚面に取り付けられている。

0201

以上説明したように、本発明の第18の実施の形態に係る変形解析装置200は、脊柱の皮膚面にセンサを取り付けることにより、種々の動作時の変形状況を把握することができことから、治療を行う上で有益な情報を提供することができるといった優れた効果が得られる。さらに、3次元変形量を数値データとして保存できることから、機能回復の状況を定量的に評価できるといった優れた効果もある。

0202

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

0203

例えば、上記第4の実施の形態〜上記第18の実施の形態においては、上記第2の実施の形態に係る変形解析装置200を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、センサ間の相対距離Lが固定の場合においては、上記第1の実施の形態に係る変形解析装置100を用いてもよい。

0204

10センサ
12加速度センサ
13角速度センサ
14 変換部
15 処理部
16通信部
18 入力部
20演算部
22位置情報補間部
24座標変換部
26状態演算部
90 出力部
100変形解析装置
200 変形解析装置
220 演算部
222 位置情報補間部
223距離推定部
224 座標変換部
300 変形解析装置
320 演算部
322 位置情報補間部
323 距離推定部

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