JP2673247B2 - Morphometric strain gauge and morphometric detector using the same - Google Patents
Morphometric strain gauge and morphometric detector using the sameInfo
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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、形態計測用ひずみゲージおよびこれを用い
た形態計測用検出器に関し、より詳細には、弾性を有し
フレキシブルな基材より成る帯状薄板の一面を被計測対
象である物体または人体の表面上に当接させその形態を
計測するために該帯状薄板の他面に添着する形態計測用
ひずみゲージおよび該他面に該ひずみゲージが縦列状に
複数添着されて成る形態計測用検出器に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a strain gauge for morphology measurement and a morphology measurement detector using the same, and more specifically, it is composed of an elastic and flexible substrate. A strain gauge for morphology measurement attached to the other surface of the strip-shaped thin plate in order to contact one surface of the strip-shaped thin plate on the surface of an object or a human body to be measured and the strain gauge on the other surface The present invention relates to a morphological measurement detector formed by attaching a plurality of columns in a row.
一般に、人体計測では身体寸法を計測するが、椅子、
ベッド、靴、義肢装具などのデザインにおいては寸法デ
ータに加えて断面データを必要とすることが多い。In general, anthropometry measures body dimensions, but chairs,
Designs such as beds, shoes, and prosthetics often require cross-sectional data in addition to dimensional data.
従来、このような断面形態は、石膏などによる型取法
で得ることが多かったが、この方法は被計測対象へ石膏
を流し込み、それが乾燥固化した後、その型を慎重に被
計測対象から分離するといった厄介な手間を要するとい
う難点があった。Conventionally, such a cross-sectional shape was often obtained by a molding method using gypsum, but this method pours gypsum onto the object to be measured, and after it was dried and solidified, the mold was carefully separated from the object to be measured. There was a difficulty that it required troublesome work such as doing.
また、近年ではエレクトロニクス、コンピュータ、画
像処理等の技術の発展に伴ない、いわゆるCTスキャンと
称されるコンピータを用いた人体の断層透視撮影装置が
開発され、主として医学の分野において大いなる成果を
挙げているが、この装置は、高価であることは勿論、非
常に大がかりであり、前述の型取法と同様採寸現場にお
ける使用には不適当であった。しかしながら、実際問題
として、人体のみならず、種々の物体の表面形態を計測
する場合、その採寸現場に形態計測装置を持ち込めるこ
と、操作が簡易であること、装置が安価であることが望
ましい。In recent years, along with the development of technologies such as electronics, computers, and image processing, a tomographic imaging apparatus for a human body using a computer called a so-called CT scan has been developed, and has achieved great results mainly in the field of medicine. However, this device is, of course, very large in scale as well as expensive, and is unsuitable for use in a measuring site as in the above-described molding method. However, as a practical problem, when measuring the surface morphology of not only the human body but also various objects, it is desirable that the morphology measuring device be brought to the site of measurement, that the operation be simple, and that the device be inexpensive.
また、マット、椅子、ベッド等の器具を人間が実際に
使用した場合、これら器具表面のどの位置にどの程度の
圧力が加わるかを検知することは従来行われていた。In addition, when a human being actually uses a device such as a mat, a chair, and a bed, it has been conventionally performed to detect which position on the surface of the device and how much pressure is applied.
しかしながら、そのときの器具表面の形態がどのよう
な様相を呈しているかを知ることは、その器具の面圧分
布を知ることと共にこれら器具を人間工学的に最も優れ
たものとして設計したりあるいは人体の疲労解析を行う
場合に極めて重要なことである。However, knowing how the morphology of the surface of the device at that time is, it is necessary to know the surface pressure distribution of the device and design these devices as the best ergonomics or This is extremely important when performing fatigue analysis of.
従来、その器具表面の形態を検出する機器として第8
図に示すようなものがあった。つまり、テープ状の薄い
板材80の表面80aにひずみゲージ81,82を所定間隔で縦列
状に多数添着し、さらにリード部の機械的補強のために
ひずみゲージ81,82よりも比較的ベース材の厚い(剛性
が大きい)端子板83,84を同様に添着し、それぞれゲー
ジリード81a,82aを端子板83,84に中継させることで、接
続線85,86から受ける外力を端子板83,84で支持するよう
に構成されている。そして、板材80の裏面80bを被測定
対象の表面上に当接させると、その被測定対象の表面に
追従して板材80が変形するので、このとき多数のひずみ
ゲージ81,82から得られるデータによって、上記板材80
上のひずみ分布が測定でき、最終的に上記被測定対象の
形態が計測できるのである。Conventionally, as a device for detecting the morphology of the surface of the device,
There was something like that shown in the figure. That is, a large number of strain gauges 81, 82 are attached to the surface 80a of the tape-shaped thin plate material 80 in a column shape at a predetermined interval, and the strain gauges 81, 82 are relatively more base material than the strain gauges 81, 82 for mechanical reinforcement of the lead portion. By similarly attaching thick (high rigidity) terminal plates 83, 84 and relaying the gauge leads 81a, 82a to the terminal plates 83, 84, respectively, external force received from the connecting wires 85, 86 can be applied to the terminal plates 83, 84. It is configured to support. Then, when the back surface 80b of the plate member 80 is brought into contact with the surface of the object to be measured, the plate member 80 is deformed following the surface of the object to be measured, and at this time, data obtained from a large number of strain gauges 81, 82 is obtained. Depending on the plate material 80
The above strain distribution can be measured, and finally the morphology of the above-mentioned object to be measured can be measured.
上述の従来例では、計測領域に配設される板材80上に
ひずみゲージ81,82よりも大きな剛性を有する端子板83,
84が混在しているため、板材80を長手方向に沿って見た
場合、その剛性が不均一になり、これが測定誤差となる
という問題があった。つまり、被測定対象の形態に上記
板材80が忠実に追従しないという問題があった。In the above-mentioned conventional example, the terminal plate 83, which has a greater rigidity than the strain gauges 81, 82 on the plate member 80 arranged in the measurement region.
Since 84 are mixed, when the plate member 80 is viewed in the longitudinal direction, its rigidity becomes uneven, which causes a measurement error. That is, there is a problem that the plate member 80 does not faithfully follow the form of the object to be measured.
また、仮に端子板83,84の剛性がひずみゲージ81,82と
略同一であるとしても、ひずみゲージ81と端子板83との
間、端子板83とひずみゲージ82との間等に、わずかな隙
間であるが何も添着されていない不連続部分が発生し、
これによって板材80の剛性の不均一が生じ、やはり測定
誤差となる。Even if the rigidity of the terminal plates 83, 84 is substantially the same as that of the strain gauges 81, 82, a slight difference may occur between the strain gauge 81 and the terminal plate 83, between the terminal plate 83 and the strain gauge 82, etc. There is a gap, but there is a discontinuity where nothing is attached,
As a result, the rigidity of the plate member 80 becomes uneven, which also causes a measurement error.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、安価にして簡略な構成で、携帯に
至便であるにもかかわらず高精度な計測ができる形態計
測用検出器を提供すると共に、このような検出器を容易
に実現するため剛性の不均一が生じない形態計測用ひず
みゲージを提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a detector for morphology measurement, which is inexpensive and has a simple structure and is capable of highly accurate measurement while being convenient to carry. And to provide a strain gauge for morphology measurement in which unevenness in rigidity does not occur in order to easily realize such a detector.
上述の目的を達成するために、本発明に係る形態計測
用ひずみゲージは、弾性を有しフレキシブルな基材より
成る帯状薄板の一面を被計測対象である物体または人体
の表面上に当接させその形態を計測するために該帯状薄
板の他面に添着するひずみゲージにおいて、上記帯状薄
板の両側縁に底辺および上辺がそれぞれ沿いしかも両斜
辺の底辺に対する角度が略等しい台形状に形成されたベ
ース材の表面に受感軸が少なくとも該底辺または該上辺
に略平行になるような受感部パターンが形成されたゲー
ジ部と、上記底辺の長さより短い所定の幅で該底辺から
略直角または所定の角度傾いた方向に延設された帯状を
呈するベース材の表面に上記受感部パターンからの引出
しパターンが形成されたリード部を具備し、上記受感軸
が上記帯状薄板の長手方向に沿うようにその表面に上記
ゲージ部を添着したとき、上記リード部が上記帯状薄板
の側方に突出するように構成したことを特徴とするもの
であり、 また、本発明に係る形態計測用検出器は、弾性を有し
フレキシブルな基材より成る帯状薄板の一面を被計測対
象である物体または人体の表面上に当接させその形態を
計測するために該帯状薄板の他面にひずみゲージを添着
して成る検出器において、略台形状を呈するゲージ部お
よびこのゲージ部から側方に延設されたリード部をもっ
て略L字状に形成され受感軸が上記ゲージ部の長手方向
と略平行になるように該ゲージ部の表面に受感パターン
が形成され上記リード部の表面に上記受感部パターンか
らの引出しパターンが形成された第1のひずみゲージ
と、この第1のひずみゲージと上記受感軸を中心として
軸対称に上記受感部パターンおよび上記引出しパターン
が形成された第2のひずみゲージと、上記帯状薄板の長
手方向に対して第1および第2のひずみゲージが上記台
形の斜辺を互いに当接または近接させるようにして交互
に縦列状に配置した上でこれを添着して成る検出器本体
と、この添着によって上記帯状薄板の長手方向に対して
左右にそれぞれ突出したリード部にそれぞれ接続される
接続線群とを具備し、上記帯状薄板に添着された隣接す
るゲージ部の互いの端部が略平行で且つ帯状薄板の長手
方向に対して斜めに形成されるように構成したことを特
徴としたものである。In order to achieve the above-mentioned object, a strain gauge for morphology measurement according to the present invention is one in which one surface of a strip-shaped thin plate made of an elastic and flexible base material is brought into contact with the surface of an object to be measured or a human body. In a strain gauge attached to the other surface of the strip-shaped thin plate to measure its form, a base formed in a trapezoidal shape having a bottom side and an upper side along both side edges of the strip-shaped thin plate and the angles of both oblique sides with respect to the bottom side being substantially equal. A gauge part having a sensing part pattern formed on the surface of the material such that the sensing axis is at least substantially parallel to the bottom side or the top side, and a predetermined width shorter than the length of the bottom side and substantially right angle or predetermined from the bottom side. Is provided with a lead portion on the surface of a base material having a strip shape extending in the direction inclined by the angle, and a drawing pattern from the sensing portion pattern is formed, and the sensing axis is the length of the strip thin plate. When the gauge portion is attached to the surface along the direction, the lead portion is configured to project laterally of the strip-shaped thin plate, and the morphology measurement according to the present invention. The detector is a strain sensor on the other surface of the strip-shaped thin plate in order to contact one surface of the strip-shaped thin plate made of an elastic and flexible substrate with the surface of the object or the human body to be measured and measure its form. In a detector having a gauge attached thereto, a gauge portion having a substantially trapezoidal shape and a lead portion extending laterally from the gauge portion are formed in a substantially L-shape, and a sensing axis is in the longitudinal direction of the gauge portion. A first strain gauge in which a sensing pattern is formed on the surface of the gauge portion so as to be substantially parallel, and a drawing pattern from the sensing portion pattern is formed on the surface of the lead portion, and the first strain gauge. And above A second strain gauge in which the sensing portion pattern and the withdrawal pattern are formed in axial symmetry about the sensing axis, and the first and second strain gauges are trapezoidal in the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate. A detector body formed by alternately arranging the hypotenuses in contact with or in close proximity to each other in a column shape and then attaching the detector bodies, and the lead portions protruding leftward and rightward with respect to the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate by the attachment. And a connecting line group connected to each of the strip-shaped thin plates, the ends of adjacent gauge portions attached to the strip-shaped thin plate being substantially parallel to each other and being obliquely formed with respect to the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate. It is characterized by what was done.
上記のように構成された本発明に係る形態計測用検出
器は、第1のひずみゲージと第2のひずみゲージとは、
互いにその受感軸を対称軸とする軸対称をなすように形
成され、従って、第1および第2のひずみゲージのゲー
ジ部を帯状薄板上に交互に添着したとき、隣接するゲー
ジ部の互いの端部の接合乃至は近接した部分が略平行に
なり且つ帯状薄板の長手方向に対して斜めになるから、
帯状薄板の剛性を長手方向に沿って見ると、上記各ゲー
ジ部の隣接部においても変化はなく、全長にわたって実
質上均一となる。In the morphological measurement detector according to the present invention configured as described above, the first strain gauge and the second strain gauge are
They are formed so as to be axially symmetric with respect to each other with their sensitive axes as symmetry axes. Therefore, when the gauge portions of the first and second strain gauges are alternately affixed to the strip-shaped thin plate, the adjacent gauge portions are mutually offset. Since the joining or the adjacent portions of the end portions are substantially parallel and oblique to the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate,
When the rigidity of the strip-shaped thin plate is viewed along the longitudinal direction, there is no change in the adjacent portions of the gauge portions, and the rigidity is substantially uniform over the entire length.
また、第1および第2のひずみゲージのゲージ部から
側方にそれぞれ遠ざかるように延設されたリード部は、
剛性が変化するリード部と接続線との接続部を、計測領
域に配設される上記帯状薄板の両側縁から外れたところ
に位置させ、帯状薄板の長手方向の剛性の均一性に影響
を与えないように作用する。In addition, the lead portions that extend laterally away from the gauge portions of the first and second strain gauges,
The connecting part between the lead part and the connecting wire, whose rigidity changes, is located at a position apart from both side edges of the strip-shaped thin plate arranged in the measurement region, which affects the rigidity of the strip-shaped thin plate in the longitudinal direction. Acts like not to.
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明に係る形態計測用ひずみゲージの構
成を示す平面図である。第1図において、1は例えばポ
イミイド、エポキシ等によるフレキシブルなベース材上
に台形状に形成されたゲージ部、2は上記台形状の底辺
部、2aおよび2bはこの底辺部2の外ガイド線および内ガ
イド線、3および4は上記底辺に対して共にθなる角度
を有する斜辺部、3aと4aおよび3bと4bはそれぞれ上記斜
辺部3と4のそれぞれの外ガイド線および内ガイド線、
5は上記底辺部2に対する上辺部、5aおよび5bはこの上
辺部5の外ガイド線および内ガイド線、6は上記底辺部
2と上記上辺部5との距離Lの略中央に位置する受感
軸、7はゲージ部1の図中下方部に該受感軸6に対して
略平行に形成された受感部パターン(パターンは図示を
省略したが一定のゲージ長に亘って、直線部とこの直線
部の端部において弧を描いて折返され、以下同様に繰返
す蛇行状のパターンが形成されている。)としてのゲー
ジエレメント、8はこのゲージエレメント7の受感軸方
向中央位置を示すセンターマーク、9は上記ベース材上
に形成され、上記底辺部2の一端寄り部位から所定の幅
Wで底辺部2に略直角な方向に一体的に延設された矩形
状のリード部、10および11はこのリード部9の側部、10
aと11aおよび10bと11bはそれぞれ上記側部10と11の外ガ
イド線および内ガイド線、12は上記リード部9の端部、
12aおよび12bはこの端部12の外ガイド線および内ガイド
線、13および14は所定の半径で上記側部10および11に連
続し、それぞれ上記底辺部2に連続する略1/4円より成
る曲線部、15は切断マーク、16は半田マーク、17は引出
しパターンとしてのリードパターン部で、ゲージエレメ
ント7の一端から引出されるリードパターン17a、他端
から引出され、さらに三線式の結線に備えるために2つ
の分岐したリードパターン17bおよび17cから構成されて
いる。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a strain gauge for morphology measurement according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a gauge portion formed in a trapezoidal shape on a flexible base material such as poimide or epoxy, 2 is a bottom portion of the trapezoidal shape, 2a and 2b are outer guide wires of the bottom portion 2 and Inner guide lines 3 and 4 are hypotenuses having an angle of θ with respect to the base, 3a and 4a and 3b and 4b are outer guide lines and inner guide lines of the hypotenuses 3 and 4, respectively.
Reference numeral 5 is an upper side portion with respect to the bottom side portion 2, 5a and 5b are outer guide lines and inner guide lines of the upper side portion 5, and 6 is a sensing position located substantially in the center of a distance L between the bottom side portion 2 and the upper side portion 5. A shaft, 7 is a sensing portion pattern formed in the lower portion of the gauge portion 1 in the figure substantially parallel to the sensing axis 6 (a pattern is not shown, but a straight portion is formed over a certain gauge length. (A meandering pattern is formed by bending an arc at the end of the straight line portion and repeating in the same manner as below.), 8 is a center indicating the center position of the gauge element 7 in the sensitive axis direction. The mark 9 is formed on the base material, and has a rectangular lead portion integrally extending in a direction substantially perpendicular to the bottom portion 2 with a predetermined width W from a portion near one end of the bottom portion 2, and 11 is a side portion of the lead portion 9, 10
a and 11a and 10b and 11b are outer guide wires and inner guide wires of the side portions 10 and 11, respectively, and 12 is an end portion of the lead portion 9,
12a and 12b are outer guide lines and inner guide lines of the end portion 12, and 13 and 14 are substantially 1/4 circles that are continuous with the side portions 10 and 11 at a predetermined radius and are continuous with the bottom portion 2, respectively. A curved portion, 15 is a cutting mark, 16 is a solder mark, and 17 is a lead pattern portion as an extraction pattern, which is a lead pattern 17a drawn out from one end of the gauge element 7 and drawn out from the other end, and further prepared for three-wire connection. Therefore, it is composed of two branched lead patterns 17b and 17c.
尚、L1は底辺部2から端部12までの距離、L2は上記切
断マーク15から曲線部14,13と側部10,11との連接部まで
の距離である。また、各リードパターン17a,17b,17cの
切断マーク15から半田マーク16までの間を半田予定部S
という。In addition, L1 is the distance from the bottom portion 2 to the end portion 12, and L2 is the distance from the cutting mark 15 to the connecting portion between the curved portions 14 and 13 and the side portions 10 and 11. Further, the planned solder portion S is provided between the cut mark 15 and the solder mark 16 of each lead pattern 17a, 17b, 17c.
That.
次にこれを図示の略L字状の形状に切断(形成)する
手順を述べる。まず、円形状のポンチの外周を曲線部1
3,14のそれぞれ円弧に合せてベース材に円孔を開ける。
次に、順序は任意であるが、例えば端部12の外ガイド線
12aと内ガイド線12bの間にハサミまたは薄いカミソリの
刃のような刃物を入れて端部12をベース材から切断す
る。次に側部10,11も同様に外ガイド線10a,11aと内ガイ
ド線10b,11bとの間にハサミ(または鋭利な刃物。以下
同じ)を入れて側部10,11をベース材から切断する。以
下、同様に底辺部2、両斜辺部3,4および上辺部5を切
断すると、図示のような略L字状のひずみゲージができ
上る。そして、これを第1のひずみゲージとする。以下
この切断が済んだものとして説明を進める。Next, a procedure for cutting (forming) this into a substantially L-shape shown in the figure will be described. First of all, the curved portion 1
A circular hole is made in the base material according to each of the circular arcs 3 and 14.
Next, although the order is arbitrary, for example, the outer guide wire of the end 12 is
A cutting tool such as scissors or a thin razor blade is inserted between 12a and the inner guide wire 12b to cut the end 12 from the base material. Next, for the side portions 10 and 11, similarly, insert scissors (or a sharp blade, hereinafter the same) between the outer guide wires 10a, 11a and the inner guide wires 10b, 11b to cut the side portions 10, 11 from the base material. To do. Similarly, when the bottom portion 2, both oblique side portions 3 and 4 and the upper side portion 5 are cut in the same manner, a substantially L-shaped strain gauge as shown in the drawing is completed. And let this be a 1st strain gauge. Hereinafter, the description will proceed assuming that this disconnection has been completed.
さて、第2のひずみゲージは、図示しないが上記第1
のひずみゲージを裏返し、その裏返した面に上記ゲージ
エレメント7およびリードパターン部17が形成されてい
るものと考えればよい。換言すれば、第1のひずみゲー
ジと第2のひずみゲージとは、受感軸6を対称軸として
軸対称となるように構成されているといえる。The second strain gauge is not shown in the figure
It can be considered that the strain gauge is turned over and the gauge element 7 and the lead pattern portion 17 are formed on the turned surface. In other words, it can be said that the first strain gauge and the second strain gauge are configured to be axisymmetric with respect to the sensitive axis 6 as the axis of symmetry.
第2図は、第1図に示す実施例のリード部に連結して
リード部9を機械的に補強すると共に接続部の方向を変
える機能を果たす端子板の正面図である。FIG. 2 is a front view of a terminal plate which is connected to the lead portion of the embodiment shown in FIG. 1 to mechanically reinforce the lead portion 9 and to change the direction of the connecting portion.
第2図において、18は第1図のリード部9の幅Wおよ
び距離L2と略同一に形成されたベース材より成る補強
部、19はこの補強部18から一体的に連設されたベース材
が鉤状に屈曲形成された延長部、20はこの延長部19から
一体的に連設され図中下方に幅Wで延設された端子部、
21は上記延長部19、補強部18および端子部20の一部のベ
ース材上に形成される3本の延長パターン21a,21b,21c
より成る延長パターン部、22は上記延長パターン部21が
延長部19から補強部18側に突出した部分を半田メッキし
た補強端子部で、22a,22b,22cはそれぞれ上記延長パタ
ーン21a,21b,21cに対応し、さらに、第1図のリードパ
ターン17a,17b,17cに略一致するように形成された補強
端子である。23は上記延長パターン部21が延長部19から
端子部20側に突出した部分を半田メッキした接続端子部
で、23a,23b,23cはそれぞれ上記延長パターン21a,21b,2
1cに対応し、後述する接続線が接続される接続端子であ
る。In FIG. 2, 18 is a reinforcing portion made of a base material formed substantially the same as the width W and the distance L2 of the lead portion 9 in FIG. 1, and 19 is a base material integrally connected to the reinforcing portion 18. Is a bent portion formed in a hook shape, and 20 is a terminal portion integrally connected to the extended portion 19 and extending downward in the drawing with a width W,
Reference numeral 21 denotes three extension patterns 21a, 21b, 21c formed on a part of the base material of the extension portion 19, the reinforcement portion 18, and the terminal portion 20.
The extended pattern portion consisting of 22, the above-mentioned extended pattern portion 21 is a reinforcing terminal portion obtained by solder-plating a portion projecting from the extended portion 19 toward the reinforcing portion 18, and 22a, 22b, 22c are the above-mentioned extended patterns 21a, 21b, 21c, respectively. In addition, the reinforced terminal is formed so as to substantially correspond to the lead patterns 17a, 17b, 17c of FIG. Reference numeral 23 is a connection terminal portion in which the extension pattern portion 21 is solder-plated at a portion protruding from the extension portion 19 to the terminal portion 20 side, and 23a, 23b, 23c are the extension patterns 21a, 21b, 2 respectively.
It is a connection terminal corresponding to 1c, to which a connection line described later is connected.
尚、上述の端子板を第1の端子板とすると、図示しな
いが第1の端子板の裏面に上記延長パターン部21、上記
補強端子板22および接続端子部23を形成した第2の端子
板があるものとする。When the above-mentioned terminal board is used as a first terminal board, a second terminal board (not shown) in which the extension pattern portion 21, the reinforcing terminal board 22 and the connection terminal portion 23 are formed on the back surface of the first terminal board. There is.
また、図面が煩雑になるので図示は省略したが、延長
パターン部21の表面および残った上記延長部19の表面上
にはレジストが添着されているものとする。Although illustration is omitted because the drawing becomes complicated, it is assumed that a resist is attached to the surface of the extension pattern portion 21 and the remaining surface of the extension portion 19.
第3図は、第1図の第1のひずみゲージを第2図の第
1の端子板で補強した状態を示す平面図である。尚、第
2図の第1図と同一部位には同一符号を付すものとす
る。FIG. 3 is a plan view showing a state in which the first strain gauge of FIG. 1 is reinforced by the first terminal plate of FIG. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
第3図示の状態のものが形成されるまでの手順を述べ
る。まず、第1図に示す第1のひずみゲージを切断マー
ク15,15を結ぶ線に沿って切断する。このように切断さ
れたリード部9を、その表面に接着材が塗布された端子
板の補強部18上に重合する。そして切断マーク15,15
(厳密には上記切断によって半分欠けている)を結ぶ線
と補強端子部22が接合するように位置決めした上で、リ
ードパターン部17の半田予定部S上と補強端子22上に連
続して半田を盛り、リードパターン17a,17b,17cと補強
端子22a,22b,22cとをそれぞれ電気的に接続すると共に
上記半田盛りによって機械的にも接続を補強する。さら
にこの状態で上記半田盛りを行った半田予定部Sおよび
補強端子部22上を覆う幅で図に見える上面からその裏面
にかけて少なくとも1周するようにラミネート等で緊締
補強する。The procedure until the one in the state shown in FIG. 3 is formed will be described. First, the first strain gauge shown in FIG. 1 is cut along the line connecting the cutting marks 15, 15. The lead portion 9 thus cut is superposed on the reinforcing portion 18 of the terminal board, the surface of which the adhesive is applied. And the cutting mark 15,15
After positioning so as to join the reinforcing terminal portion 22 and the line connecting (strictly half cut due to the above cutting), solder is continuously applied to the soldering portion S of the lead pattern portion 17 and the reinforcing terminal 22. Are electrically connected to the lead patterns 17a, 17b, 17c and the reinforcing terminals 22a, 22b, 22c, respectively, and the connection is mechanically reinforced by the solder deposits. Further, in this state, it is tightly reinforced by laminating or the like so as to make at least one round from the upper surface to the back surface which can be seen in the figure with a width that covers the planned solder portion S where the above-mentioned soldering is performed and the reinforcing terminal portion 22.
尚、このように第1のひずみゲージを第1の端子板で
補強した複合体を以下、「右型ひずみゲージ」と呼び、
図示しない第2のひずみゲージおよび第2の端子板を同
様に組合せた複合体を「左型ひずみゲージ」と呼ぶこと
とする。In addition, a composite body in which the first strain gauge is reinforced with the first terminal plate in this manner is hereinafter referred to as a "right type strain gauge",
A composite body in which a second strain gauge (not shown) and a second terminal plate are similarly combined will be referred to as a "left type strain gauge".
第4図は、本発明に係る形態計測用検出器としてのテ
ープセンサの全体構成を示す平面図である。第4図にお
いて、24は弾性を有しフレキシブルな基材より成る帯状
薄板としてのステンレステープ、25および26は、それぞ
れ上記右型ひずみゲージおよび上記左型ひずみゲージを
交互にそれぞれのゲージ部を上記ステンレステープ上に
縦列状に添着して形成される右型ひずみゲージ群および
左型ひずみゲージ群で、このように形成された上記ステ
ンレステープ24、右型および左型ひずみゲージ群をもっ
て検出器本体を構成している。27および28はそれぞれ上
記右型および左型ひずみゲージ25,26の端子部25aおよび
26a(第3図の端子部20に対応)に接続される接続線25b
および26bを左右対称にまとめた接続線群としての右側
線群および左側線群で、それぞれピアノ線によって補強
されて弾性を有している。29はステンレステープ29の中
心線で、各ゲージ部1はその受感軸6と略一致するよう
に添着されている。30は右型ひずみゲージの斜辺部3と
左型ひずみゲージの斜辺部との接合部、31は右型ひずみ
ゲージの斜辺部4と左型ひずみゲージの斜辺部との接合
部、32および33はそれぞれ右型ひずみゲージおよび左型
ひずみゲージのセンターマーク(第1図参照)8,8を結
んだ各軸方向の中央位置である。FIG. 4 is a plan view showing the overall configuration of a tape sensor as a morphological measurement detector according to the present invention. In FIG. 4, 24 is a stainless tape as a strip-shaped thin plate made of an elastic and flexible base material, and 25 and 26 are the right type strain gauge and the left type strain gauge, respectively. In the right type strain gauge group and the left type strain gauge group formed by attaching in a column shape on the stainless steel tape, the stainless steel tape 24, the right type and the left type strain gauge group thus formed are used to form the detector main body. I am configuring. 27 and 28 are the terminal portions 25a and 25a of the right and left strain gauges 25 and 26, respectively.
Connection wire 25b connected to 26a (corresponding to the terminal portion 20 in FIG. 3)
And 26b are a right-side line group and a left-side line group as a connecting line group in which left and right lines are arranged symmetrically, and are reinforced by a piano wire and have elasticity. 29 is a center line of the stainless steel tape 29, and each gauge portion 1 is attached so as to substantially coincide with the sensing axis 6. 30 is the joint between the hypotenuse 3 of the right type strain gauge and the hypotenuse of the left type strain gauge, 31 is the joint between the hypotenuse 4 of the right type strain gauge and the hypotenuse of the left type strain gauge, and 32 and 33 are It is the central position in each axial direction connecting the center marks (see Fig. 1) 8 of the right type strain gauge and the left type strain gauge, respectively.
第5図は、第4図に示す本実施例の右型ひずみゲージ
群25および左型ひずみゲージ群のうち1つを代表として
示す検出回路の回路図である。尚、第1図〜第4図と同
一または対応する部位には、同一符号を付すものとす
る。FIG. 5 is a circuit diagram of a detection circuit representatively showing one of the right type strain gauge group 25 and the left type strain gauge group of the present embodiment shown in FIG. It should be noted that parts that are the same as or correspond to those in FIGS. 1 to 4 are given the same reference numerals.
第5図において、36は代表となる1つのひずみゲージ
(第3図参照)、37〜39は上記接続線25bまたは26bをさ
らに詳しく示し、それぞれ接続端子23c,23b,23aに接続
される3線式接続線、従ってr1〜r3のうち、例えばr1
は、リードパターン17cの導体抵抗、補強端子22cと半田
予定部Sとの半田で接続された接続抵抗、接続端子23c
と3線式接続線37との接続抵抗およびこの接続線37自体
の導体抵抗等の分布抵抗を集中的に示すリード抵抗、r2
およびr3も同様のリード抵抗で、r1≒r2≒r3の関係にあ
る。40は上記ひずみゲージ36を1辺とし、他の3辺を固
定抵抗R1〜R3で構成されたホイートストンブリッジ(以
下、単に「ブリッジ」という)、41および42はブリッジ
電源(図示せず)からブリッジ電圧Eを受けるブリッジ
40の入力端、43および44は出力電圧ΔEを出力するブリ
ッジ40の出力端である。尚、後述する理論においては、
R3をひずみゲージ2Bとみなす。そしてひずみゲージ36お
よび上記2Bのゲージ率をKとすると、次式が成立する。In FIG. 5, 36 is one representative strain gauge (see FIG. 3), 37 to 39 show the above-mentioned connecting wires 25b or 26b in more detail, and three wires are respectively connected to the connecting terminals 23c, 23b, 23a. Formula connection line, and therefore r1 to r3, for example r1
Is the conductor resistance of the lead pattern 17c, the connection resistance of the reinforcing terminal 22c and the planned solder portion S connected by solder, and the connection terminal 23c.
, The lead resistance that intensively indicates the distributed resistance such as the conductor resistance of the connection wire 37 itself and the connection resistance of the three-wire connection wire 37, r2
Similarly, r3 and r3 have the same lead resistance and r1≈r2≈r3. 40 is a Wheatstone bridge (hereinafter, simply referred to as "bridge") composed of the strain gauge 36 on one side and fixed resistors R1 to R3 on the other three sides, and 41 and 42 are bridges from a bridge power source (not shown). Bridge receiving voltage E
The inputs 40, 43 and 44 are the outputs of the bridge 40 which outputs the output voltage ΔE. In the theory described below,
Consider R3 as strain gauge 2B. When the strain gauge 36 and the gauge ratio of the above 2B are K, the following equation is established.
ΔE=K・ε・E/2 ……(1) 第6図(a),(b),(c)は、本発明で用いられ
る形態計測の理論(演算)を説明するための説明図であ
り、このうち、第6図(a)は、帯状薄板TPの表面およ
び裏面に添着したひずみゲージ2A,2B(一端側よりi番
目のひずみゲージAi,Bi)の近傍の部位の側面図、同図
(b)は、帯状薄板TPのX−Y座標系である。ここで、
このひずみゲージAi,Biは、第5図に示すブリッジ40の
構成要素となっている。ΔE = K · ε · E / 2 (1) FIGS. 6 (a), (b), and (c) are explanatory views for explaining the theory (calculation) of morphological measurement used in the present invention. Of these, FIG. 6 (a) is a side view of a portion in the vicinity of the strain gauges 2A, 2B (i-th strain gauges Ai, Bi from one end side) attached to the front surface and the back surface of the strip-shaped thin plate TP. FIG. 3B is an XY coordinate system of the strip thin plate TP. here,
The strain gauges Ai and Bi are components of the bridge 40 shown in FIG.
尚、上記帯状薄板TPは、本実施例(第4図)のステン
レステープ24に対応し、上記ひずみゲージ2Aは右型およ
び左型ひずみゲージ群25,26に対応している。ひずみゲ
ージ2Bに対応するものが第4図にはないが、ひずみゲー
ジBは検出感度を増加させるためのものであり、また理
論においては一般性を高めるために想定してあるもので
最終的に、この理論は本実施例に適合するものである。The strip-shaped thin plate TP corresponds to the stainless tape 24 of this embodiment (FIG. 4), and the strain gauge 2A corresponds to the right type and left type strain gauge groups 25 and 26. Although there is no corresponding strain gauge 2B in Fig. 4, strain gauge B is intended to increase the detection sensitivity, and is theoretically assumed to increase generality, and is finally This theory is compatible with this embodiment.
第6図(a)において、帯状薄板TPに添着されたひず
みゲージAi-1,Bi-1とひずみゲージAi,Biとの中点Piの座
標を(Xi,Yi)、ひずみゲージAi,Biとひずみゲージ
Ai+1,Bi+1との中点Pi+1の座標を(Xi+1,Yi+1)とする。
点Piと点Pi+1との区間(以下「所定区間」という)の距
離は、lで一定であるとする。また、PiとPi+1間の帯状
薄板TPの曲線部分を円弧の一部とみなし、その円弧 の曲率半径をRi、その曲率中心Qiの座標を(Mi,Ni)、
円弧 の中心角をΘiとする。ここで、以上の定義は、iが0
〜nまでの間同様なものとする。また同図(b)におい
て、点P0(X0,Y0)と中心Q0(M0,N0)とを結ぶ曲率半径
R0がX軸となす角をφとする。In FIG. 6 (a), the coordinates of the midpoint Pi of the strain gauges A i-1 , B i-1 attached to the strip-shaped thin plate TP and the strain gauges A i , Bi are (Xi, Yi), and the strain gauge Ai, Bi and strain gauge
The midpoint P i + 1 of coordinate and A i + 1, B i + 1 to (X i + 1, Y i + 1).
It is assumed that the distance between the points P i and P i + 1 (hereinafter referred to as “predetermined section”) is constant at l. The curved portion of the strip TP between Pi and P i + 1 is regarded as a part of an arc, and the arc Ri is the radius of curvature of, and the coordinates of its center of curvature Qi are (Mi, Ni),
arc Let Θi be the central angle of. Here, in the above definition, i is 0
The same applies from to n. Further, in FIG. 7B, the radius of curvature connecting the point P 0 (X 0 , Y 0 ) and the center Q 0 (M 0 , N 0 ).
The angle that R 0 makes with the X axis is φ.
円弧 の中間に添着されたひずみゲージAi,Biにより構成され
るホイートストンブリッジ40(第5図示)の出力ΔEiか
ら(1)式により導出されるひずみεiと曲率半径Riと
の間には、帯状薄板TPの厚さを2hとすると、 Ri=h/2εi (2) の関係があることが知られている。また、曲率半径Riと
中心角Θiとの間には、 Θi=l/Ri (3) の関係があることがわかる。arc Between the strain εi and the radius of curvature Ri derived from the output ΔEi of the Wheatstone bridge 40 (shown in FIG. 5) composed of strain gauges Ai and Bi attached in the middle of It is known that there is a relation of Ri = h / 2εi (2) when the thickness of is 2h. Further, it can be seen that there is a relationship of Θi = 1 / Ri (3) between the radius of curvature Ri and the central angle Θi.
次に、(2)式および(3)式のRi、Θiにより決ま
る円弧がそれぞれ連続に接続される条件を求める。ま
ず、円弧 を形成する円の方程式は、 (X−Mi)2+(Y−Ni)2=Ri2 (4) となる。この円はPi+1(Xi+1,Yi+1)において隣接する
円弧と連続に接続されるためには、点Pi+1における接線
がそれぞれ等しくなればよい。その接線の傾き(微係
数)dY/dXは(4)式より dY/dX=−(X−Mi)/(Y−Ni) (5) となる。従って、 (Xi+1−Mi)/(Yi+1−Ni)=(Xi+1−Mi+1)/(Yi+1−Ni+1)
(6) の条件が満たされるとき、それぞれの円弧が連続に接続
されることとなる。ところで、この(6)式の条件は、
第6図(C)に示すように、 b/a=d/c (7) となることから三角形の相似条件となっており、従っ
て、中心Qi+1は点Pi+1と中心Qiとを通る直線上にあるこ
ととなる。Next, the conditions under which the arcs determined by Ri and Θi in equations (2) and (3) are connected in series are determined. First, the arc The equation of the circle forming is (X-Mi) 2 + (Y-Ni) 2 = Ri 2 (4). In order for this circle to be continuously connected to the adjacent arcs at P i + 1 (X i + 1 , Y i + 1 ), the tangents at the points P i + 1 should be equal. The slope (differential coefficient) dY / dX of the tangent line is dY / dX =-(X-Mi) / (Y-Ni) (5) from the equation (4). Therefore, (X i + 1 −Mi) / (Y i + 1 −Ni) = (X i + 1 −M i + 1 ) / (Y i + 1 −N i + 1 )
When the condition of (6) is satisfied, the respective arcs will be continuously connected. By the way, the condition of this equation (6) is
As shown in FIG. 6 (C), since b / a = d / c (7), the condition of triangle similarity is satisfied. Therefore, the center Q i + 1 is the point P i + 1 and the center Q i. It will be on a straight line passing through and.
この(6)式の条件のもとに、各点P0〜Pnの座標は順
次、 として求めることができる(但し、ΣΘiは、iが0か
らiまで変化するものとする)。Under the condition of the equation (6), the coordinates of the points P 0 to Pn are Can be obtained as follows (however, in ΣΘi, i changes from 0 to i).
ここで、(11)式のRi,Θiは、(2)式、(3)式
より与えることができる。また、角度φは、第6図
(b)においてX軸を線分P0Q0に合わせることにより0
とすることができる。Mi,Niは、(8)式で点P0の座標
(X0,Y0)を与え、φ=0とすると、 となり中心Q0(M0,N0)の初期値が求まる。(6)式の
接続条件の式と(11)式とからMi,Mi+1,Ni,Ni+1との間
の関係は、 cos(ΣΘi)/sin(ΣΘi)={Mi−Mi+1 +Ri cos(ΣΘi)}/{Ni−Ni+1 +Ri sin(ΣΘi)} (13) となる。また、中心をQi+1とする円の方程式{(4)式
参照}と(11)式とから、 (Mi−Mi+1+Ri cos(ΣΘi))2 +(Ni−Ni+1+Ri sin(ΣΘi))2=Ri+1 2 (14) の関係が導出される。従って、(13),(14)式から
(Mi+1,Ni+1)を求めることができる。(13)式で、 cos(ΣΘi)/sin(ΣΘi)=S (15) Mi+Ri cos(ΣΘi)=α (16) Ni+Ri sin(ΣΘi)=β (17) とすると、 S=(α−Mi+1)/(β−Ni+1) (13)′ となる。同様にして(14)式から、 (α−Mi+1)2+(β−Ni+1)2=Ri+1 2 ……(14) (13)′,(14)′式より、 Mi+1=α−S(β−Ni+1) (18) となる。ここでJは、 J=β2−Ri+1 2/(S2+1) (20) である。(19)式において、±の符号は点Piと点Pi+1の
距離より判断することができる。すなわち、 (Xi+1−Xi)2+(Yi+1−Yi)2 −{2Ri sin(Θi/2)}2=F (21) としたときのFが小さくなる方の符号を取る。Here, Ri and Θi in the equation (11) can be given by the equations (2) and (3). The angle φ is 0 by adjusting the X axis to the line segment P 0 Q 0 in FIG. 6 (b).
It can be. Mi and Ni give the coordinates (X 0 , Y 0 ) of the point P 0 in equation (8), and φ = 0, Next, the initial value of the center Q 0 (M 0 , N 0 ) is obtained. From the connection condition equation (6) and the equation (11), the relationship between Mi, M i + 1 , Ni, N i + 1 is cos (ΣΘi) / sin (ΣΘi) = {Mi−M i + 1 + Ricos (ΣΘi)} / {Ni−N i + 1 + Ri sin (ΣΘi)} (13) Further, from the equation of the circle having the center at Q i + 1 (see the equation (4)) and the equation (11), (Mi−M i + 1 + R i cos (ΣΘ i )) 2 + (Ni−N i + 1 The relationship of + R i sin (ΣΘ i ) 2 = R i + 1 2 (14) is derived. Therefore, (M i + 1 , N i + 1 ) can be obtained from the equations (13) and (14). In equation (13), cos (ΣΘi) / sin (ΣΘi) = S (15) Mi + Ri cos (ΣΘi) = α (16) Ni + Ri sin (ΣΘi) = β (17) If S = (α-M i +1 ) / (β−N i + 1 ) (13) ′. Similarly, from equation (14), from (α-M i + 1 ) 2 + (β-N i + 1 ) 2 = R i + 1 2 (14) (13) ', (14)' , M i + 1 = α-S (β-N i + 1 ) (18) Becomes Here, J is J = β 2 −R i + 1 2 / (S 2 +1) (20). In the equation (19), the sign of ± can be determined from the distance between the points P i and P i + 1 . That is, when (X i + 1 −Xi) 2 + (Y i + 1 −Yi) 2 − {2Ri sin (Θi / 2)} 2 = F (21), the code with the smaller F is taken. .
このようにして(18),(19)式よりMi+1,Ni+1を求
めることができ、従って(11)式よりXi+1,Yi+1求める
ことができる。In this way, M i + 1 and N i + 1 can be obtained from the equations (18) and (19), and thus X i + 1 and Y i + 1 can be obtained from the equation (11).
以上のようにして演算された帯状薄板TPの各点の座標
を(X0,Y0)〜(Xn,Yn)まで結線させることにより、帯
状薄板TPを当接させた被測定対象の形態の近似形を求め
ることができる。By connecting the coordinates of each point of the strip-shaped thin plate TP calculated as described above from (X 0 , Y 0 ) to (Xn, Yn), the shape of the object to be measured in contact with the strip-shaped thin plate TP An approximate form can be obtained.
第7図は、以上の計算式より座標(X,Y)を求めると
きの流れを示したフローチャートである。同図におい
て、先ず、帯状薄板TPの厚さh、各ひずみゲージが中心
に位置する所定区間の間隔l、点P0の座標(X0,Y0)、
角度φ、測点数nを、例えば初期データ設定器のような
もので設定する(S1)。このとき、本実施例では以下φ
=0としている。次に、各ひずみε0…εi…εnを読
込み(S2)、所定区間間隔lごとの曲率半径Riおよび中
心角Θiを(2),(3)式に基づき求める(S3)。円
弧 の中心Q0の座標(M0,N0)は初期データおよびR0により
求まり(S4)、X軸から点Pi+1に至るまでの角度Θを求
める(S5)。次に、(15),(16),(17),(20)式
によりα,β,S,Jの値を求め(S6)、中心Qi+1の座標
(Mi+1,Ni+1)を(18),(19)式により求める(S
7)。ここで、座標Ni+1は2つの値を求めておく。これ
らの座標(Mi,Ni)を用い(11)式により帯状薄板TPの
各点P1〜Pnの座標(Xi+1,Yi+1)を求める(S8)。ここ
で、Yi+1はNi+1の両符号別に2つ求めておき、(18)式
に従いNi+1の符号の判定を行う(S9)。このようにし
て、演算された各測定0…i…nにおけるデータ、例え
ば曲率半径R、中心角Θ、中心座標(M,N)、帯状薄板
1上の座標(X,Y)の出力が行われる(S10)。そして、
このデータが、例えばプリントされるとともに、各座標
(X,Y)がバッファを介してX−Yプロッタ(図示せ
ず)に転送され図形処理が行われるようにしておく。こ
のような演算および図形処理は、現在ではマイクロコン
ピュータ等により容易に実現することができるものであ
る。FIG. 7 is a flow chart showing a flow for obtaining the coordinates (X, Y) from the above calculation formula. In the figure, first, the thickness h of the strip-shaped thin plate TP, the interval l in the predetermined section in which each strain gauge is located at the center, the coordinates (X 0 , Y 0 ) of the point P 0 ,
The angle φ and the number of measurement points n are set by, for example, an initial data setter (S1). At this time, in this embodiment,
= 0. Next, the strains ε 0 ... εi ... εn are read (S2), and the radius of curvature Ri and the central angle Θi for each predetermined interval l are obtained based on the equations (2) and (3) (S3). arc The coordinates (M 0 , N 0 ) of the center Q 0 of are calculated from the initial data and R 0 (S4), and the angle Θ from the X axis to the point P i + 1 is calculated (S5). Next, the values of α, β, S, and J are obtained by the equations (15), (16), (17), and (20) (S6), and the coordinates of the center Q i + 1 (M i + 1 , N i +1 ) is calculated from Eqs . (18) and (19) (S
7). Here, two values are obtained for the coordinate N i + 1 . Using these coordinates (Mi, Ni), the coordinates (X i + 1 , Y i + 1 ) of each point P 1 to Pn of the strip-shaped thin plate TP are obtained by the equation (11) (S8). Here, Y i + 1 is advance two required for both code-specific N i + 1, (18) a determination is N i + 1 of the code in accordance with formula (S9). In this way, the data for each measurement 0 ... i ... n calculated, for example, the radius of curvature R, the central angle Θ, the central coordinates (M, N), and the coordinates (X, Y) on the strip-shaped thin plate 1 are output. Be heard (S10). And
This data is printed, for example, and each coordinate (X, Y) is transferred to an XY plotter (not shown) via a buffer for graphic processing. Such calculation and graphic processing can now be easily realized by a microcomputer or the like.
このように構成された本実施例の動作および作用につ
いて述べる。第1図に示す第1のひずみゲージおよび図
示しない第2のひずみゲージのいずれも、リード部9が
ゲージ部1に対して遠ざかる方向に突出しているので、
第3図に示すように端子板を重合して補強し、リード部
9(特に距離L2の間)の剛性がゲージ部1に比べて大き
くなっても、ゲージ部1には何ら影響を与えないという
利点がある。The operation and action of this embodiment configured as described above will be described. In both the first strain gauge shown in FIG. 1 and the second strain gauge (not shown), since the lead portion 9 projects in the direction away from the gauge portion 1,
As shown in FIG. 3, the terminal plate is superposed and reinforced so that even if the rigidity of the lead portion 9 (especially during the distance L2) becomes larger than that of the gauge portion 1, the gauge portion 1 is not affected at all. There is an advantage.
また、第1のひずみゲージと第2のひずみゲージは軸
対称に形成され、しかも斜辺部3,4は底辺部2に対して
略同一の角度θに構成されているので、第1のひずみゲ
ージおよび第2のひずみゲージのゲージ部1を交互に縦
列状に配列したとき、受感軸6の方向に対して不連続部
が発生しないという利点がある。Further, since the first strain gauge and the second strain gauge are formed to be axially symmetric, and the hypotenuse portions 3 and 4 are formed at substantially the same angle θ with respect to the base portion 2, the first strain gauge is formed. When the gauge portions 1 of the second strain gauge are alternately arranged in a column, there is an advantage that no discontinuity occurs in the direction of the sensitive axis 6.
また、ゲージ部1(底辺部2)とリード部9との間に
曲線部13,14を形成したので、この部分に応力集中が発
生しないという利点がある。Further, since the curved portions 13 and 14 are formed between the gauge portion 1 (bottom portion 2) and the lead portion 9, there is an advantage that stress concentration does not occur in this portion.
次に、第4図の実施例の動作を述べる。例えばマット
の形状曲線を検出するような場合は、上記マットの上に
第4図に示すテープセンサをマットの上面(表面)に平
面状に置き、その上に人間が寝る(横たわる)。する
と、人体の背中の凹凸に対応してステンレステープ24が
変形し、マットの反発力とのバランスのとれた位置に上
記変形が定着する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 4 will be described. For example, in the case of detecting the shape curve of the mat, the tape sensor shown in FIG. 4 is placed flat on the upper surface (front surface) of the mat, and a person sleeps (lays down) on it. Then, the stainless tape 24 is deformed corresponding to the unevenness of the back of the human body, and the deformation is fixed at a position balanced with the repulsive force of the mat.
この時の右型ひずみゲージ群25および左型ひずみゲー
ジ群26のそれぞれの出力を、上述の演算によって処理
し、被測定対象の形態が計測できる。The respective outputs of the right type strain gauge group 25 and the left type strain gauge group 26 at this time are processed by the above-described calculation, and the form of the measurement target can be measured.
次に、第4図に示す実施例の作用を述べる。テープセ
ンサは、図示の如く、中心線29に対して左右対称に構成
されているから、ステンレステープ24上の各リード部に
対して、右側および左側線群27および28が影響を与える
ことがないという利点がある。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 4 will be described. Since the tape sensor is configured symmetrically with respect to the center line 29 as shown in the drawing, the right and left line groups 27 and 28 do not affect each lead portion on the stainless steel tape 24. There is an advantage.
また、右側および左側線群27,28は、ピアノ線で弾性
が与えられているので、再度の計測のとき、右側および
右側線群27,28の前回の計測時の変形が残らないという
利点がある。各接合部30,31は互いの斜辺部が平行に対
向しあるいは互いに当接し、しかもこのようにして形成
される接合部30,31自体は中心線29(またはステンレス
テープ24の側部)に対して斜めになっているからステン
レステープ24の長手方向に各ゲージ部が連続するため、
従来のように剛性の不均一が発生せず、上記対向部に間
隙があったとしても、この間隙をxとし、第1図に示す
定数を用いて、x<(L/tanθ)であれば大きな不連続
とはならず、実際にはx≪(L/tanθ)であるから、実
質上、不連続が発生せず、均一な剛性が確保でき、精度
の高い計測ができるという利点がある。Also, since the right and left line groups 27, 28 are given elasticity by the piano wire, there is an advantage that the deformation of the right and right line groups 27, 28 at the time of the previous measurement does not remain when the measurement is performed again. is there. The respective joints 30, 31 have their hypotenuses facing each other in parallel or abutting each other, and the joints 30, 31 themselves formed in this way are with respect to the center line 29 (or the side of the stainless steel tape 24). Since each gauge part is continuous in the longitudinal direction of the stainless steel tape 24 because it is slanted,
Even if there is no unevenness in rigidity as in the conventional case and there is a gap in the facing portion, this gap is defined as x, and using the constant shown in FIG. 1, if x <(L / tan θ) Since there is no large discontinuity and actually x << (L / tan θ), there is an advantage that substantially no discontinuity occurs, uniform rigidity can be secured, and highly accurate measurement can be performed.
また、第4図のテープセンサは、幅10cm以内、長さが
50〜60cm程度であるから、小型で携行性がよいという利
点がある。The tape sensor in Fig. 4 has a width of 10 cm or less and a length of
Since it is about 50-60 cm, it has the advantage of being small and easy to carry.
また、第3図に示すように、端子板でリード部9を補
強するので、リードパターン部17に直接接続線37〜39
(第5図)を接続するときのように、計測時、ステンレ
ステープ24の変形に伴ってリードパターン17a,17b,17c
が剥離する心配がないという利点がある。Further, as shown in FIG. 3, since the lead portion 9 is reinforced by the terminal plate, the lead pattern portion 17 is directly connected to the connecting wires 37 to 39.
At the time of measurement, such as when connecting (Fig. 5), the lead patterns 17a, 17b, 17c are accompanied by the deformation of the stainless steel tape 24.
Has the advantage that there is no need to worry about peeling.
また、第5図に示すように3線式を用いているので、
接続線37〜39の長さおよび抵抗温度係数の影響を補償で
きるという利点がある。Further, as shown in FIG. 5, since the 3-wire system is used,
This has the advantage that the effects of the lengths of the connecting wires 37 to 39 and the temperature coefficient of resistance can be compensated.
また、ゲージエレメント7のセンターマーク8を中央
位置32,33に引かれたケガキ線に合せてひずみゲージを
添着することでステンレステープ24の長手方向に対して
正確に等配することができ、実質的に1本の連続した形
態計測用検出器を得ることができる。Further, by attaching the strain gauge in accordance with the marking line drawn at the central positions 32, 33 of the center mark 8 of the gauge element 7, the stainless tape 24 can be accurately and evenly arranged in the longitudinal direction. Thus, it is possible to obtain one continuous morphological detector.
尚、本発明は、上述した実施例のみに限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施を
することができる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、ひずみゲージは、帯状薄板の片面のみ添着す
る場合に限らず上記理論式で説明したように、両面に添
着するようにしてもよい。For example, the strain gauge is not limited to being attached to only one side of the strip-shaped thin plate, but may be attached to both sides as described in the above theoretical formula.
以上、詳述したように、本発明によれば、第1のひず
みゲージと第2のひずみゲージとがそれぞれの受感軸を
対称軸とする軸対称をなすように形成し、第1および第
2のひずみゲージのそれぞれのリード部およびゲージ部
が略L字状をなし、さらにゲージ部が略台形状をなし、
この台形状の両斜辺の底辺に対する角度を略等しく構成
し、さらにこれら第1および第2のひずみゲージの上記
ゲージ部を帯状薄板上に交互に縦列状に添着するように
構成したから、安価にして簡略な構成で、小型で携帯性
に優れているにもかかわらず、全体の剛性が均一で、物
体または人体の形態を高精度に計測し得る形態計測用検
出器を提供することができると共に、このような剛性の
均一性を確保できる形態計測用検出器に適用するのに好
適な形態計測用ひずみゲージを提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, the first strain gauge and the second strain gauge are formed so as to have axial symmetry with the respective sensitive axes as symmetry axes. Each of the lead portion and the gauge portion of the strain gauge 2 has a substantially L shape, and the gauge portion has a substantially trapezoidal shape.
The trapezoidal hypotenuses are configured to have substantially equal angles with respect to the base, and further, the gauge portions of the first and second strain gauges are alternately attached to the strip-shaped thin plate in a column shape, which is inexpensive. It is possible to provide a morphological detector that can measure the morphology of an object or a human body with high accuracy even though it has a simple and simple configuration, is small in size, and is excellent in portability, and has a uniform overall rigidity. It is possible to provide a strain gauge for morphology measurement suitable for application to a morphology measurement detector capable of ensuring such uniformity of rigidity.
第1図は、本発明に係る形態計測用ひずみゲージの一実
施例の構成を示す平面図、第2図は、第1図に示す実施
例のリード部に連結して該リード部を補強すると共に接
続部の方向を変える機能を果たす端子板の平面図、第3
図は、第1図に示すひずみゲージを第2図に示す端子板
で補強した状態を示す平面図、第4図は、本発明に係る
形態計測用検出器としてのテープセンサの全体構成を示
す平面図、第5図は、第4図に示す実施例のテープセン
サのうちの1つのひずみゲージを含んでブリッジ構成さ
れた検出回路を示す回路図、第6図(a),(b),
(c)は、いずれも本発明で用いられる形態計測の理論
(演算)を説明するための説明図、第7図は、第6図
(a),(b),(c)で説明した計算式より座標(X,
Y)を求める手順を示したフローチャート、第8図は、
従来例を示す斜視図である。 1……ゲージ部、2……底辺部、 3,4……斜辺部、 5……上辺部、6……受感軸、 7……ゲージエレメント、 8……センターマーク、 9……リード部、 10,11……側部、 12……リード部の端部、 13,14……曲線部、 17……リードパターン部、 18……補強部、19……延長部、 20……端子部、 21……延長パターン部、 23……接続端子部、 24……ステンレステープ、 25……右型ひずみゲージ群、 26……左型ひずみゲージ群、 25a,26a……端子部、 25b,26b……接続線、 29……中心線、 30,31……接合部、 36……ひずみゲージ、 37〜39……三線式接続線、 40……ホイートストンブリッジ。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of an embodiment of a strain gauge for morphology measurement according to the present invention, and FIG. 2 is connected to the lead portion of the embodiment shown in FIG. 1 to reinforce the lead portion. And a plan view of the terminal plate which functions to change the direction of the connection part together
1 is a plan view showing a state in which the strain gauge shown in FIG. 1 is reinforced by a terminal plate shown in FIG. 2, and FIG. 4 shows the entire structure of a tape sensor as a morphological measurement detector according to the present invention. FIG. 6 is a plan view, FIG. 5 is a circuit diagram showing a detection circuit having a bridge structure including one strain gauge of the tape sensor of the embodiment shown in FIG. 4, FIGS.
(C) is an explanatory diagram for explaining the theory (calculation) of morphological measurement used in the present invention, and FIG. 7 is the calculation described in FIGS. 6 (a), (b) and (c). From the formula, the coordinates (X,
Y) is a flowchart showing the procedure for obtaining Y), and FIG.
It is a perspective view showing a conventional example. 1 ... Gauge part, 2 ... Bottom part, 3,4 ... Oblique side part, 5 ... Top part, 6 ... Sensing axis, 7 ... Gauge element, 8 ... Center mark, 9 ... Lead part , 10,11 ...... Side part, 12 …… Lead end part, 13,14 …… Curved part, 17 …… Lead pattern part, 18 …… Reinforcement part, 19 …… Extended part, 20 …… Terminal part , 21 …… extension pattern part, 23 …… connection terminal part, 24 …… stainless tape, 25 …… right type strain gauge group, 26 …… left type strain gauge group, 25a, 26a …… terminal part, 25b, 26b ...... Connecting wire, 29 …… Center line, 30,31 …… Joint part, 36 …… Strain gauge, 37 to 39 …… 3-wire type connecting wire, 40 …… Wheatstone bridge.
Claims (2)
状薄板の一面を被計測対象である物体または人体の表面
上に当接させその形態を計測するために該帯状薄板の他
面に添着するひずみゲージにおいて、上記帯状薄板の両
側縁に底辺および上辺がそれぞれ沿いしかも両斜辺の底
辺に対する角度が略等しい台形状に形成されたベース材
の表面に受感軸が少なくとも該底辺または該上辺に略平
行になるような受感部パターンが形成されたゲージ部
と、上記底辺の長さより短い所定の幅で該底辺から略直
角または所定の角度傾いた方向に延設された帯状を呈す
るベース材の表面に上記受感部パターンからの引出しパ
ターンが形成されたリード部を具備し、上記受感軸が上
記帯状薄板の長手方向に沿うようにその表面に上記ゲー
ジ部を添着したとき、上記リード部が上記帯状薄板の側
方に突出するように構成したことを特徴とする形態計測
用ひずみゲージ。1. A strip-shaped thin plate made of an elastic and flexible base material is attached to the other surface of the strip-shaped thin plate in order to bring one surface of the strip-shaped thin plate into contact with the surface of an object or a human body to be measured. In the strain gauge, the base and upper sides of the strip-shaped thin plate are respectively provided on both side edges of the strip-shaped thin plate, and the angles of both oblique sides with respect to the base are substantially equal to each other. A gauge portion on which a sensing portion pattern is formed so as to be substantially parallel to each other, and a strip-shaped base material extending in a direction at a predetermined width shorter than the length of the bottom side and at a substantially right angle or at a predetermined angle. When the gauge part is attached to the surface of the strip-shaped thin plate so that the sensing axis is along the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate. Strain gauge for morphometric the lead portion is characterized by being configured so as to protrude to the side of the strip sheet.
状薄板の一面を被計測対象である物体または人体の表面
上に当接させその形態を計測するために該帯状薄板の他
面にひずみゲージを添着して成る検出器において、略台
形状を呈するゲージ部およびこのゲージ部から側方に延
設されたリード部をもって略L字状に形成され受感軸が
上記ゲージ部の長手方向と略平行になるように該ゲージ
部の表面に受感パターンが形成され上記リード部の表面
に上記受感部パターンからの引出しパターンが形成され
た第1のひずみゲージと、この第1のひずみゲージと上
記受感軸を中心として軸対称に上記受感部パターンおよ
び上記引出しパターンが形成された第2のひずみゲージ
と、上記帯状薄板の長手方向に対して第1および第2の
ひずみゲージが上記台形の斜辺を互いに当接または近接
させるようにして交互に縦列状に配置した上でこれを添
着して成る検出器本体と、この添着によって上記帯状薄
板の長手方向に対して左右にそれぞれ突出したリード部
にそれぞれ接続される接続線群とを具備し、上記帯状薄
板に添着された隣接するゲージ部の互いの端部が略平行
で且つ帯状薄板の長手方向に対して斜めに形成されるよ
うに構成したことを特徴とする形態計測用検出器。2. A strain is applied to the other surface of the strip-shaped thin plate in order to bring one surface of the strip-shaped thin plate made of an elastic and flexible base material into contact with the surface of an object or a human body to be measured to measure its form. In a detector having a gauge attached thereto, a gauge portion having a substantially trapezoidal shape and a lead portion extending laterally from the gauge portion are formed in a substantially L-shape, and a sensing axis is in the longitudinal direction of the gauge portion. A first strain gauge in which a sensing pattern is formed on the surface of the gauge portion so as to be substantially parallel, and a drawing pattern from the sensing portion pattern is formed on the surface of the lead portion, and the first strain gauge. And a second strain gauge in which the sensing portion pattern and the withdrawal pattern are formed in axial symmetry about the sensing axis, and the first and second strain gauges are arranged in the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate. The detector main body is formed by alternately arranging the trapezoidal hypotenuses so that they are in contact with or in close proximity to each other, and then affixing them to each other, and by this affixing, they project to the left and right in the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate, respectively. A connecting wire group that is connected to each of the lead portions, and the ends of the adjacent gauge portions attached to the strip-shaped thin plate are formed substantially parallel to each other and obliquely to the longitudinal direction of the strip-shaped thin plate. A detector for morphology measurement, which is configured as described above.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63232281A JP2673247B2 (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Morphometric strain gauge and morphometric detector using the same |
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