JPH061224B2 - Surface pressure distribution detector - Google Patents
Surface pressure distribution detectorInfo
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- JPH061224B2 JPH061224B2 JP21281185A JP21281185A JPH061224B2 JP H061224 B2 JPH061224 B2 JP H061224B2 JP 21281185 A JP21281185 A JP 21281185A JP 21281185 A JP21281185 A JP 21281185A JP H061224 B2 JPH061224 B2 JP H061224B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、面圧力の分布状態を検出する面圧力分布検出
装置に関するものである。The present invention relates to a surface pressure distribution detecting device for detecting a surface pressure distribution state.
[従来の技術] 従来、2次元的に分布する圧力を時々刻々測定する場
合、ロードセル等の圧力変換器をマトリクス状に並べ、
それらのロードセルの出力をスキャニングすることによ
り測定している。[Prior Art] Conventionally, in the case of measuring a pressure that is two-dimensionally distributed moment by moment, pressure transducers such as a load cell are arranged in a matrix,
It is measured by scanning the output of those load cells.
しかしながら、上記圧力変換器としてロードセルを用い
た2次元的圧力分布の測定においては、以下のような欠
点があった。即ち、ロードセルは剛性に富み、そのた
め1点計測が基本であり、ロードセルを配置した位置以
外の部分の荷重は考慮されていない。ロードセルの剛
性が局所的圧力分布に影響を与える。ロードセル間の
圧力分布状態は基本的にわからない、等の欠点があっ
た。However, the two-dimensional pressure distribution measurement using a load cell as the pressure converter has the following drawbacks. That is, the load cell is highly rigid, and therefore, one-point measurement is the basic, and the load of the portion other than the position where the load cell is arranged is not considered. The load cell stiffness affects the local pressure distribution. However, the pressure distribution between load cells is basically unknown.
このような欠点を解消するには、測定点密度に対応させ
て極めて多数のロードセールをマトリクス状に配列すれ
ばよいが、多数のロードセルを配列するのは機械的構成
の複雑化を招くだけでなく、各ロードセルからの出力信
号を処理する信号処理装置が著しく複雑化するのが避け
られない。In order to eliminate such drawbacks, it is sufficient to arrange a very large number of load sails in a matrix corresponding to the density of measurement points. However, arranging a large number of load cells only leads to a complicated mechanical structure. Inevitably, the signal processing device for processing the output signal from each load cell is significantly complicated.
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、配列すべき圧力変換器として、可撓性
を有すると共に、センサーに加わる荷重分布の総和と荷
重分布の中心位置を検出可能な多数の面圧力センサーを
用い、その面圧力センサーと同数のロードセルを配列し
た場合に比して、より高精度に面圧力分布状態を測定で
きるようにした面圧力分布検出装置を提供することにあ
る。[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to provide a large number of pressure transducers, which have flexibility, and which can detect the total load distribution applied to the sensor and the central position of the load distribution. An object of the present invention is to provide a surface pressure distribution detecting device capable of measuring the surface pressure distribution state with higher accuracy than in the case where the surface pressure sensor is used and the same number of load cells as the surface pressure sensors are arranged.
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の検出装置は、センサ
ーに加わる荷重分布の総和と荷重分布の中心位置を検出
可能な可撓性面圧力センサーの多数をマトリクス状に配
列することにより、面圧力検出器を構成し、上記検出器
に、各センサーの出力信号に基づいて各センサー毎の荷
重分布の総和及び荷重分布の重心位置を演算すると共
に、各センサー毎にその中心位置と荷重分布の重心位置
との位置的関係を表す圧力方向ベクターを求めるための
演算装置を接続することにより構成される。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the detection device of the present invention includes a large number of flexible surface pressure sensors capable of detecting the total load distribution applied to the sensor and the center position of the load distribution. By arranging in a matrix form a surface pressure detector, the detector calculates the sum of the load distribution and the center of gravity of the load distribution for each sensor based on the output signal of each sensor, and also for each sensor. It is configured by connecting an arithmetic unit for obtaining a pressure direction vector representing the positional relationship between the center position and the center of gravity of the load distribution for each.
[作用] 面圧力検出器に適宜分布の面圧力が作用すると、その検
出器を構成する各面圧力センサーは、それぞれ面圧力に
応じた信号を出力し、これらの出力信号は演算装置に送
られて、各面圧力センサー毎の荷重分布の総和及びその
重心位置が演算される。さらに、上記演算装置において
は、各圧力センサー毎にその中心位置から荷重分布の重
心位置に向う圧力方向ベクターが算出される。[Operation] When an appropriate distribution of surface pressure acts on the surface pressure detector, each surface pressure sensor constituting the detector outputs a signal corresponding to the surface pressure, and these output signals are sent to the arithmetic unit. Then, the sum total of the load distribution and the position of the center of gravity of each surface pressure sensor are calculated. Further, in the above-mentioned arithmetic device, a pressure direction vector is calculated for each pressure sensor from its center position to the gravity center position of the load distribution.
このような各圧力センサー毎の圧力方向ベクター及び荷
重分布の総和を利用すると、面圧力センサー自体が可撓
性を有し、面圧力分布の計測に適していることと相俟っ
て、面圧力検出器の全体に加わる圧力分布状態を正確に
知ることができる。When the sum of the pressure direction vector and the load distribution of each pressure sensor is used, the surface pressure sensor itself has flexibility and is suitable for measuring the surface pressure distribution. It is possible to accurately know the pressure distribution state applied to the entire detector.
[発明の効果] 本発明によれば、配列された各センサーに加わる荷重分
布の総和と荷重分布の重心位置を検出可能な可撓性の面
圧力センサーを用い、各センサー毎の荷重分布の総和及
び各センサーの中心位置と荷重分布の重心位置との位置
的関係を表す圧力方向ベクターを求めるようにしている
ので、その面圧力センサーと同数のロードセルを配列し
た場合に比してより高精度に、またロードセルの数を増
加して同程度に精度よく測定可能にする場合に比べれ
ば、非常に簡単な演算により、面圧力分布状態を測定す
ることができる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the total of the load distribution applied to each of the arranged sensors and the total of the load distribution of each sensor are used by using a flexible surface pressure sensor capable of detecting the position of the center of gravity of the load distribution. Also, since the pressure direction vector that represents the positional relationship between the center position of each sensor and the center of gravity of the load distribution is determined, it is more accurate than when the same number of load cells as the surface pressure sensor are arranged. Moreover, compared to the case where the number of load cells is increased to enable measurement with the same accuracy, the surface pressure distribution state can be measured by a very simple calculation.
[実施例] 本発明の実施例を示す第1図の面圧力分布検出装置は、
マトリクス状に配列された多数の可撓性面圧力センサー
1,1,・・を備えている。各面圧力センサー1は、そのセ
ンサー自体に加わる荷重分布の総和と荷重分布の重心位
置を検出可能に構成したもので、例えば特開昭58-17330
号広報に示されているような構成のセンサーを利用する
ことができる。[Embodiment] The surface pressure distribution detecting device of FIG. 1 showing an embodiment of the present invention is
Multiple flexible surface pressure sensors arranged in a matrix
It has 1,1, ... Each surface pressure sensor 1 is configured to be able to detect the sum of the load distribution applied to the sensor itself and the position of the center of gravity of the load distribution. For example, JP-A-58-17330
It is possible to use a sensor having a configuration as shown in the bulletin.
第2図によって上記面圧力センサー1の構成例について
説明すると、同図の面圧力センサー1は、導電性の高い
可撓性物質からなる第1層の面状抵抗体2と、外部から
の圧力の作用でコンダクタンスが略線形に変化する感圧
導電性ゴム等からなる第2層の感圧板3と、上記第1層
の導電板2と同様な材料によって形成した第3層の面状
抵抗体4とによって、三層構造に形成したもので、これ
らは基本的には正方形の平面形状を有し、第1層の導電
板2にはそのx方向の一対の対辺に電極5,6を設け、第
3層の面状抵抗体4にはy方向の一対の対辺に電極7,8
を設けている。A structural example of the surface pressure sensor 1 will be described with reference to FIG. 2. The surface pressure sensor 1 shown in FIG. 2 includes a first layered planar resistor 2 made of a highly conductive flexible material and a pressure applied from the outside. The pressure sensing plate 3 of the second layer made of a pressure sensitive conductive rubber or the like whose conductance changes substantially linearly by the action of, and the planar resistor of the third layer formed of the same material as the conductive plate 2 of the first layer. 4 has a three-layer structure, which basically has a square planar shape, and the conductive plate 2 of the first layer is provided with electrodes 5 and 6 on a pair of opposite sides in the x direction. , The third-layer planar resistor 4 has electrodes 7 and 8 on a pair of opposite sides in the y direction.
Is provided.
このような構成を有する多数の面圧力センサー1には、
各面圧力センサー1の出力信号に基づいてそれらに加わ
る荷重分布の総和及びその荷重分布の重心位置を演算す
ると同時に、各センサー毎にその中心位置と荷重分布の
重心位置との位置的関係を表す圧力方向ベクターを算出
するための演算装置9(第1図)が接続されている。The numerous surface pressure sensors 1 having such a configuration include
Based on the output signal of each surface pressure sensor 1, the total load distribution applied to them and the center of gravity position of the load distribution are calculated, and at the same time, the positional relationship between the center position of each sensor and the center of gravity of the load distribution is expressed. An arithmetic unit 9 (FIG. 1) for calculating the pressure direction vector is connected.
上記演算装置9は、第2図に示すように、各面圧力セン
サー1における第1層の導電板2の両端の電極5,6にそ
れぞれ抵抗Rを介して電圧+aを印加し、また第3層の
導電板4の両端の電極7,8にそれぞれ抵抗Rを介して電
圧−aを印加するように接続し、面圧力センサー1上に
適宜分布の面圧力が作用したときの電極5,6の電圧VA,V
B、及び電極7,8の電圧VC,VDを取出して、それらの電圧
VA〜VDに基づいて荷重分布の総和及びその重心位置を算
出する各種演算器を接続している。これらの演算器は、
上記各電極5〜8の電圧に基づいて荷重分布の総和W及
びその重心位置の座標x,yを求めるため、 W=k0(2a−VA−VB) ・・(1) (但し、k0は定数) の演算を行うものである。As shown in FIG. 2, the arithmetic unit 9 applies a voltage + a to the electrodes 5 and 6 at both ends of the conductive plate 2 of the first layer in each surface pressure sensor 1 through a resistor R, respectively. The electrodes 7 and 8 at both ends of the conductive plate 4 of the layer are connected so as to apply a voltage -a via a resistance R, respectively, and the electrodes 5 and 6 when an appropriately distributed surface pressure acts on the surface pressure sensor 1. Voltage of V A , V
B and the voltages V C and V D of the electrodes 7 and 8 are taken out, and those voltages are taken.
It connects the various arithmetic unit for calculating the sum and the center of gravity position of the load distribution based on V A ~ VD. These calculators
In order to obtain the sum W of the load distribution and the coordinates x and y of the barycentric position based on the voltages of the electrodes 5 to 8, W = k 0 (2a−V A −V B ). (1) (However, (k 0 is a constant) Is performed.
さらに、上記演算装置9には、各面圧力センサー1,1,・
・の機械的中心位置から上記の如くして得られた荷重分
布の重心位置に向う圧力方向ベクター ,・・を算出するための演算器を設けている。Further, the arithmetic unit 9 includes the surface pressure sensors 1, 1, ...
・ Pressure direction vector from the mechanical center position to the gravity center position of the load distribution obtained as described above An arithmetic unit is provided to calculate ,.
上記構成の検出装置におけるマトリクス状の面圧力セン
サー1,1,・・に対して適宜面圧力を作用させると、各面
圧力センサー1,1,・・はそれらに加わる面圧力に応じた
電圧VA〜VDをそれぞれ出力する。それらの出力電圧は面
圧力センサー1,1,・・に接続された演算装置9に送ら
れ、それらの演算装置9において各面圧力センサ1,1,・
・毎の荷重分布の総和及びその重心位置が演算されると
同時に、各面圧力センサー1,1,・・毎に、各面圧力セン
サー1,1,・・の機械的中心位置と荷重分布の重心位置と
の位置的関係を表すための両位置間を結ぶ圧力方向ベク
ター が算出される。When an appropriate surface pressure is applied to the matrix-shaped surface pressure sensors 1, 1, ... In the detection device having the above configuration, each surface pressure sensor 1, 1 ,. Output A to V D respectively. These output voltages are sent to the arithmetic devices 9 connected to the surface pressure sensors 1, 1, ..., And in these arithmetic devices 9, the surface pressure sensors 1, 1 ,.
・ At the same time the total load distribution and its center of gravity are calculated, the mechanical center position and load distribution of each surface pressure sensor 1,1, ... Pressure direction vector connecting both positions to represent the positional relationship with the center of gravity Is calculated.
第3図及び第4図は、上記演算装置9における演算によ
って得られる荷重分布の総和及び圧力方向ベクター d等を具体的に説明するためのもので、荷重wが第4図
に示すような分布で面圧力センサー21に作用したとする
と、それらの荷重分布を全体的に加算することにより荷
重分布の総和 を得ることができ、また面圧力センサー21の機械的中心
位置Oは既知であるため、荷重分布の重心位置Gを求め
ることにより、圧力方向ベクター を得ることができる。FIG. 3 and FIG. 4 are summations of load distributions and pressure direction vectors obtained by the arithmetic operation in the arithmetic unit 9. For specifically explaining d and the like, and if the load w acts on the surface pressure sensor 21 in a distribution as shown in FIG. 4, the load distribution of the load distribution Sum Since the mechanical center position O of the surface pressure sensor 21 is known, the pressure direction vector can be obtained by obtaining the gravity center position G of the load distribution. Can be obtained.
第5図及び第6図は、第1図に示す面圧力センサー群に
面圧力を加えた場合に得られる圧力分布及び圧力方向ベ
クターを例示するもので、第5図は単峰性の圧力分布の
場合を、第6図は双峰性の圧力分布の場合を示してい
る。両図において、等高線状の曲線は荷重分布の総和の
等しい部分を結んだものであり、多数の矢印はそれぞれ
の面圧力センサーにおける圧力方向ベクター を示す。5 and 6 exemplify the pressure distribution and the pressure direction vector obtained when the surface pressure is applied to the surface pressure sensor group shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows the unimodal pressure distribution. 6 shows the case of a bimodal pressure distribution. In both figures, the contour-shaped curve connects the parts where the total sum of the load distributions is equal, and the multiple arrows indicate the pressure direction vector in each surface pressure sensor. Indicates.
これによって明らかなように、本発明の面圧力検出装置
によって得られる各面圧力センサー1,1,・・毎の荷重分
布の総和及び圧力方向ベクターを観察することにより、
圧力分布状態を極めて明瞭に知ることができる。As is clear from this, by observing the total load distribution and the pressure direction vector for each surface pressure sensor 1, 1, ..., Obtained by the surface pressure detection device of the present invention,
The pressure distribution state can be known very clearly.
第1図は本発明の実施例の全体構成図、第2図は面圧力
センサーの斜視図、第3図及び第4図は本発明によって
得られる面圧力情報についての説明図、第5図及び第6
図はそれぞれ異なる圧力分布状態における荷重分布の総
和及び圧力方向ベク布状態における荷重分布の総和及び
圧力方向ベクターについての説明図である。 1・・面圧力センサー、9・・演算装置、 ・・荷重分布の総和、 ・・荷重分布の重心位置、 ・・圧力方向ベクター。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a surface pressure sensor, FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams of surface pressure information obtained by the present invention, FIG. Sixth
The figure is an explanatory diagram of the sum of load distributions in different pressure distribution states and the sum of load distributions in the pressure direction fabric state and the pressure direction vector. 1 ... Surface pressure sensor, 9 ... Computing device, ..Sum of load distribution, ..Center of gravity of load distribution, ..Pressure direction vector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正俊 茨城県筑波郡谷田部町東1丁目1番4号 工業技術院製品科学研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−93933(JP,A) 特開 昭58−17330(JP,A) 特開 昭56−147003(JP,A) 特開 昭56−142430(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masatoshi Ishikawa, 1-4, Higashi 1-4, Yatabe-cho, Tsukuba-gun, Ibaraki Prefectural Institute of Industrial Science (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 60-93933 (JP, A) Kai 58-17330 (JP, A) JP 56-147003 (JP, A) JP 56-142430 (JP, A)
Claims (1)
布の中心位置を検出可能な可撓性面圧力センサーの多数
をマトリクス状に配列することにより、面圧力検出器を
構成し、上記検出器に、各センサーの出力信号に基づい
て各センサー毎の荷重分布の総和及び荷重分布の重心位
置を演算すると共に、各センサー毎にその中心位置と荷
重分布の重心位置との位置的関係を表す圧力方向ベクタ
ーを求めるための演算装置を接続したことを特徴とする
面圧力分布検出装置。1. A surface pressure detector is constructed by arranging a large number of flexible surface pressure sensors capable of detecting the total load distribution applied to the sensor and the center position of the load distribution in a matrix form, and the detector described above. In addition, the total of the load distribution of each sensor and the center of gravity of the load distribution are calculated based on the output signal of each sensor, and the pressure that represents the positional relationship between the center position of each sensor and the center of gravity of the load distribution is calculated. A surface pressure distribution detecting device, characterized in that an arithmetic device for obtaining a direction vector is connected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21281185A JPH061224B2 (en) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | Surface pressure distribution detector |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPS6271828A JPS6271828A (en) | 1987-04-02 |
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ID=16628756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP21281185A Expired - Lifetime JPH061224B2 (en) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | Surface pressure distribution detector |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH061224B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017537316A (en) | 2014-12-09 | 2017-12-14 | テクニオン・リサーチ・アンド・ディベロップメント・ファウンデーション・リミテッド | High resolution pressure detection |
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1985
- 1985-09-26 JP JP21281185A patent/JPH061224B2/en not_active Expired - Lifetime
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