JP6138092B2 - Tactile evaluation measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、被測定物の表面に触れた時の摩擦力(摩擦抵抗)や加速度を触覚して評価・測定するための装置に関する。
The present invention relates to a device for evaluating and measuring frictional force (friction resistance) and acceleration when touching the surface of an object to be measured.
従来、金属、合金、合成樹脂などの試料の表面に塗布した塗膜や被膜、コーティング等の摩擦抵抗を測定する装置は多種多様のものがある。しかし、人が物体の表面に触れた時の触感を定量的に解析して評価することは困難で、例えば、人が化粧品を肌に塗布する際の触感や、人がタオルにふれた時の肌触りを解析して評価を行うことは、化粧品やタオルなどの品質を改良する際に極めて有用であるが、その測定装置は極めて少ない。 2. Description of the Related Art Conventionally, there are a wide variety of apparatuses for measuring the friction resistance of a coating film, a coating film, a coating, or the like applied to the surface of a sample such as a metal, alloy, or synthetic resin. However, it is difficult to quantitatively analyze and evaluate the tactile sensation when a person touches the surface of an object.For example, the tactile sensation when a person applies cosmetics to the skin or when a person touches a towel. Analyzing and evaluating the touch is extremely useful in improving the quality of cosmetics and towels, but the number of measuring devices is extremely small.
このような分析や評価を行うために、例えば特開2005―127717号公報に開示されているような触感計が知られている。この従来例では、肌や物品に対する荷重と摩擦力とを同時に測定し、これら物理量の大きさや時間的変化を見ることで、物体の表面の面を評価している。 In order to perform such analysis and evaluation, for example, a tactile meter as disclosed in JP-A-2005-127717 is known. In this conventional example, the surface and the surface of the object are evaluated by simultaneously measuring the load and the frictional force on the skin and the article and observing the magnitude and temporal change of these physical quantities.
しかし、例えば、人が物体に触れる際の触感は、人の手や指先を被測定物体の表面に接触しながら摺動させることで得られるが、上記従来例では、この摺動時の手や指の挙動を正確にとらえることが困難であった。また、人が物体の表面に触れる動作には、能動的に触れるアクティブタッチ、受動的に触れるパッシブタッチ、および自分の手や指などで自分の身体に触るセルフタッチなどがある。特に、セルフタッチする場合には、身体の二つの場所に同時に刺激が加わるため、情報量が多く・複雑である。従来技術では、このような場合において物体表面の特性の摩擦力(摩擦抵抗)や加速度を正確に測定することが困難であった。 However, for example, a tactile sensation when a person touches an object can be obtained by sliding the person's hand or fingertip while making contact with the surface of the object to be measured. It was difficult to accurately capture the finger behavior. In addition, there are an active touch in which a person touches the surface of an object, a passive touch in which the person touches passively, and a self-touch in which his / her hand or finger touches his / her body. In particular, when self-touching, a stimulus is applied simultaneously to two places on the body, so the amount of information is large and complicated. In the conventional technique, it is difficult to accurately measure the friction force (friction resistance) and acceleration of the characteristics of the object surface in such a case.
本発明は、被測定物30の所定面の摩擦力(摩擦抵抗)や加速度を測定するための測定装置1と、測定装置1による測定結果に基づいて摩擦力から摩擦係数を算出する演算処理を行う制御装置200とからなり、前記測定装置1は、被測定物30の所定面に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触子18に加わる押圧特性(摩擦力・加速度)を測定する押圧機構10と、前記押圧機構10の接触子が被測定物30の所定面30a上を摺動したときの該所定面30aに作用する受圧特性(摩擦力・加速度)を測定する受圧機構20とからなり、前記被測定物30に当接させた接触子18に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触部分の押圧・受圧特性(摩擦力・加速度)をそれぞれのセンサ16、17、22、24で感知し、各センサから出力された信号S1、S2、S3、S4を前記制御装置200で演算処理することを特徴とする。また、前記押圧機構10は、基台10aに内蔵されて移動する駆動手段11と、内部に昇降機構Sを有した支持台12と、該支持台の昇降機構Sにより上下方向に微動する可動保持部121とからなり、該可動保持部に取付けたバランス調整手段Tと、該バランス調整手段Tの先端に取付けて下端に接触子18を有した能動センサユニットKとにより、被測定物30の所定面に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触子18に加わる特性(加速度・摩擦力)を測定可能に形成してなることを特徴とする。さらに、前記支持台12に内蔵した昇降機構Sは、支持台12の垂直方向に軸支したねじ軸122と、該ねじ軸に螺合させた連結軸125と、前記ねじ軸を時計方向または反時計方向に回動させる調整つまみ123とからなり、前記昇降機構Sに螺合した連結軸125を支持台12に隣接した可動保持部121の側面を連結し、前記調整つまみ123の回動により、可動保持部121を上下方向に微動可能に設けてなることを特徴とする。さらにまた、前記バランス調整手段Tは、連結片13の両側を可動保持部121に支持軸141で枢動可能に軸支し、該連結片の軸心方向に延伸した一方のアーム14aの先端に前記能動センサユニットKを取付け、他方のアーム14bの後端に前記能動センサユニットKとの平衡バランスを図るための調整分銅15を摺動可能に取付けてなることを特徴とする。また、前記能動センサユニットKは、被測定物30と当接する接触子18にX、
Y、Z方向の押圧特性(加速度)を感知して信号S2を発信する能動センサ17と、前記被測定物30に当接する接触子18の押圧荷重を調節可能に形成した荷重手段19と、接触子18の摩擦抵抗を感知して信号S1を出力するロードセルからなる摩擦センサ16とを垂直方向の同一軸心上に設けてなることを特徴とする。さらに、前記押圧機構10の能動センサユニットKに取付ける接触子18は、測定する被測定物30の所底面30aに応じて、それぞれ機能が相違する接触子を着脱交換可能に取付けてなることを特徴とする。
さらにまた、前記受圧機構20は、架台21と前記被測定物30を載置する基台部23との間にX方向の摩擦力とZ方向の荷重を感知して信号S4を出力するロードセルからなる摩擦センサ22を取付け、前記基台部23に載置した被測定物30と当接する前記接触子18が所定面30aを摺動するX、Y、Z方向の受圧特性(加速度)を感知して信号S3を出力する受動センサ24を取付けてなることを特徴とする。また、前記制御装置200は、測定装置1の動作を制御する制御部210と、該測定装置において測定された各データを演算処理する計測部220と、表示部230とを有し、計測部220は、接触子18から被測定物30に加えられる荷重と前記摩擦力とから摩擦係数を算出する演算部221と、基準プロフィールが記憶された記録部223と、記録部223に記憶された基準プロフィールデータを参照して前記摩擦係数と加速度の値を組み合わせて対応するプロフィールを決定するプロフィール決定部222とを有し、前記被測定物30と接触子18との摺動により変化した接触子18と所定面30aとの押圧・受圧特性(摩擦力・加速度)を各センサ16、17、22、24で感知した信号S1、S2、S3、S4を受信して計測部220で演算処理すると共にそのデータを表示部230にグラフ表示またはデジタル表示することを特徴とするものである。
The present invention includes a
An
Furthermore, the
したがって、前記押圧機構10の接触子18に所定圧力を負荷して受圧機構20の基台部23に載置した被測定物30の所定面30a上を摺動させたときの前記接触子18(指側)と被測定物30の所定面30a(肌側)の押圧・受圧特性の摩擦力(摩擦係数)や加速度を同時に感知して、その信号S1、S2、S3、S4を前記制御装置200で演算処理することにより、モノに触れる指先の感触であるアクティブタッチ(押圧)と、指で触られた肌の感触であるパッシブタッチ(受動)の特性(摩擦力・加速度)をそれぞれ同時に測定・表示してそのデータを保存することができる。
Therefore, when the
以下に、本発明に係る実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、実施形態の触覚評価測定装置の概略的な構成を示した説明図、図2は本発明の触覚評価測定装置を示した斜視図、図3は触覚評価測定装置の押圧機構と受圧機構を示した模式図、図4はバランス調整手段の他の実施例を示した要部の説明図、図5は押圧機構と昇降機構を示した模式図である。本発明は、被測定物の測定対象面の特性、具体的には摩擦力(摩擦抵抗)や加速度を測定するための測定装置1と、測定装置1による測定結果に基づいて演算処理を行うための制御装置200とからなり、前記測定装置1は、被測定物30の所定面に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触子18に加わる摩擦力及び加速度を測定する押圧機構10(指側)と、前記押圧機構10の接触子18が被測定物30の所定面30a上を摺動したときの被測定物30(肌側)に加わる摩擦力及び加速度を測定する受圧機構20とからなり、前記被測定物30の所定面30aに当接させた接触子18に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触部分の押圧・受圧特性をそれぞれのセンサ16、17、22、24で感知し、各センサから出力された信号S1、S2、S3、S4を演算処理する制御装置200とから構成される。上記の演算処理は、具体的には摩擦力から摩擦係数を算出する処理があげられる。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a tactile evaluation measuring device of the embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing the tactile evaluation measuring device of the present invention, and FIG. 3 is a pressing mechanism and pressure receiving of the tactile evaluation measuring device. FIG. 4 is a schematic view showing a main part of another embodiment of the balance adjusting means, and FIG. 5 is a schematic view showing a pressing mechanism and a lifting mechanism. The present invention performs a calculation process based on a
前記押圧機構10は、基台10aに内蔵されたアクチュエータからなる駆動手段11と、該駆動手段により移動する可動板11bと、該可動板の一側に取付けた支持台12と、該支持台に内蔵した昇降機構Sに設けた連結軸125に連結させた可動保持部121と、該可動保持部に取付けたバランス調整手段Tと、該バランス調整手段Tの先端に取付けた能動センサユニットKとにより構成してある。この実施形態では、前記バランス調整手段Tを所定の距離と所定の速度で移動させる駆動手段11が設けられている。
The
前記支持台12に内蔵した昇降機構Sは、図5に示すごとく、垂直方向に軸支したねじ軸122と、該ねじ軸に螺合した連結軸125と、前記ねじ軸122を回動させる調整つまみ123とからなり、該ねじ軸122に螺合した連結軸125の一端は、前記支持台12の一側に位置した可動保持部121の側面に連結させてある。
As shown in FIG. 5, the lifting mechanism S built in the
前記昇降機構Sは、調整つまみ123を時計回り、あるいは反時計回りに回転することにより、ねじ軸122に螺合した連結軸125はねじ軸122を昇降動して可動保持部121を上下方向に微動させることができるように設けてある。
The lifting mechanism S rotates the
したがって、前記可動保持部121は、駆動手段11の可動板11bに取付けた支持台12とともに長手方向(図2において左右方向)に往復動し、且つ、支持台12に設けた昇降機構Sにより上下方向に微動可能に形成してある。
Therefore, the
前記アクチュエータの駆動手段11の動作は、前記制御装置200の制御部210により速度を秒速約100μmから100mmの範囲で設定可能とし、移動距離は約1mmから30mmの範囲で移動可能に設定することができる。また、駆動手段11は、測定中に摩擦抵抗力が押圧機構10の測定基準を超えた場合、アクチュエータを瞬時に停止させることにより押圧機構10が破損するのを防止する機能を備えている。
The operation of the actuator driving means 11 can be set such that the speed can be set in the range of about 100 μm to 100 mm per second by the
前記可動保持部121に取付けたバランス調整手段Tは、上方を開口してコ字形に形成した可動保持部121に、両側を支持軸141で軸支した連結片13を枢動可能に取付け、該連結片の軸心方向にそれぞれ延伸させた一方のアーム14aの先端に、前記被測定物30と当接する接触子18を有した能動センサユニットKを取付け、他方のアーム14bの後端には調整分銅15を摺動可能に取付けてある。
The balance adjusting means T attached to the
前記バランス調整手段Tは、図3に示すごとく、アーム14aの先端に設けてある能動センサユニットKの重力により、支持軸141を中心とする下方向のモーメントが作用する。この下方向のモーメントを打ち消すため、調整分銅15によって上方向のモーメントをアーム14bの一端部に発生させてバランスを調整する。さらに、バランス測定手段Tの水平性を容易に調整して確認することができる水準器142を連結片13の上面に設けてある。
As shown in FIG. 3, the balance adjusting means T is acted on by a downward moment about the
前記バランス調整手段Tは、調整分銅15の重量を一定とし、この調整分銅15をアーム14b上でスライドさせることにより位置を変化させ、これによりモーメントの大きさを調整する方法を用いている。この方法の他、例えば、調整分銅15の位置を一定としその重量を変える(つまり調整分銅15を異なる重さのものに付け替える)ことでモーメントの大きさを変える方法でも良く、あるいは両方の方法を組み合わせる(調整分銅15の重さと位置を変える)方法でもよい。また、調整分銅15の下部に前記アーム14bと並行に取付けたねじ軸15aと、該ねじ軸15aに微調分銅15bを螺合して取付けてモーメントの大きさを微調整する方法もある。
The balance adjusting means T uses a method in which the weight of the
上記の上方向のモーメントと下方向のモーメントとが同じとなった状態(平衡状態)では、接触子18の下面における重量は実質的にゼロとなる。この状態で、接触子18の下面にかける所望の負荷に応じた重さの荷重分銅を摩擦センサ16の上部に設けた荷重手段19上に載置させることで、押圧手段19の重さが接触子18の下面にかかる重さとなる。
When the upward moment and the downward moment are the same (equilibrium state), the weight on the lower surface of the
前記能動センサユニットKは、図3に示すごとく、被測定物30と当接する接触子18にX、Y、Z方向の加速度を感知して信号S2を発信する能動センサ17と、前記被測定物30に当接する接触子18の押圧荷重を調節可能に形成した荷重手段19と、接触子18の摩擦抵抗を感知して信号S1を発信するX方向ロードセルからなる摩擦センサ16を垂直方向の同一軸心上に設けてある。
As shown in FIG. 3, the active sensor unit K includes an
前記荷重手段19は、例えば、嵌合(摩擦センサ16の上面に設けた窪みに荷重分銅を嵌め込む)、螺合(荷重分銅の下面に設けた突起の外周に雄ねじ部を設けこの突起を摩擦センサ16の上面に形成した穴に設けた雌ねじ部に螺合する)等の適宜な方法が採られてもよい。
The load means 19 includes, for example, fitting (fitting a load weight in a recess provided on the upper surface of the friction sensor 16), screwing (a male screw portion is provided on the outer periphery of the protrusion provided on the lower surface of the load weight, and the protrusion is frictionally applied. An appropriate method such as screwing into a female screw provided in a hole formed on the upper surface of the
ここで、接触子18は、後記するように被測定物30の所定面30aに所定圧力で接触させた状態にした後、駆動手段11により可動板11bを移動させることにより、支持台12に取付けられた可動保持部121が可動板11bと共に移動することにより接触子18が所定面30a上を摺動する。
Here, the
この摺動時において、摩擦センサ16は接触子18に作用するX軸方向の摩擦力を電気信号に変換して信号S1を出力する。また、能動センサ17は接触子18に作用するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の加速度を検出して電気信号として信号S2を出力する。これらの信号S1、S2(押圧特性)は、計測部220の演算部221に送出される。
During this sliding, the
前記能動センサユニットKは、能動センサ17の下面に接触子18を交換可能に取付けたことにより、指の触感を有する接触子の他、口紅、パフまたはペンシルでアイラインを引く、さらには刷毛の触感を有する接触子などを交換可能に取付けることができる。さらに、接触子として筆記具、被測定部側に紙を取付けることにより、通常の静摩擦や動摩擦を測定することができる。
In the active sensor unit K, the
一方、受圧機構20は、土台となる架台21と、この架台21の上部に設けられた2分力ロードセルからなる摩擦センサ22と、該摩擦センサ22上に配置された基台部23を有している。基台部23の上に位置した被測定物30には、測定中に移動するのを防止するため公知の固定手段で該基台部に固定してある。また、被測定物30の所定面30aには、3軸方向の加速度を測定する受動センサ24が取付けられている。
On the other hand, the
前記受動センサ24は、例えば、被測定物30の所定面30aに取付けられ、接触子18の摺動の際において所定面30aに作用するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の特性である加速度を検出し、これを電気信号に変換して信号S3を出力する。また、前記接触子18が所定面30aを摺動した際に、摩擦センサ22は被測定物30の所定面30aに作用するX軸方向の摩擦力、およびZ軸方向の荷重を電気信号に変換して信号S4を出力する。これらの信号S3、S4は、計測部220の演算部221に送出される。
The
前記制御装置200は、測定装置1における動作を制御するための制御部210と、データを表やグラフなどに可視化して表示する表示部230とで構成されている。
The
図6は、制御装置200に内蔵された計測部220を示したもので、演算部221とプロフィール決定部222と記録部223とから構成されている。この演算部221には、測定装置1の摩擦センサ16から出力された信号S1、能動センサ17から出力された信号S2、摩擦センサ22および受動センサ24からそれぞれ出力された信号S4、S3がそれぞれ入力される。なお、記録部223は、これらの信号S1からS4の値、および演算部221において演算された値(摩擦係数など)が記録される。
FIG. 6 shows a
また、演算部221には、接触子18から被測定物30の所定面30aに加えられる重さ、具体的には接触子18に負荷する分銅を荷重手段19に手動で載置させた重量を演算部221に入力する。なお、荷重手段19の重量を検出するセンサ(図示せず)を設け、このセンサ出力を演算部221に入力する構成としても良いものである。
Further, the
演算部221は、これらの入力信号から接触子18と被測定物30の所定面30aとの摩擦係数(動摩擦係数)を算出する。この算出した摩擦係数の値と、能動センサ17で感知した加速度信号S2を変換すると共に、プロフィール決定部222に送出される。
The
プロフィール決定部222は、記録部223に記憶された基準プロフィールデータを参照して、演算部221から入力された摩擦係数の数値と加速度の数値を組み合わせて対応するプロフィールを決定する。
The
記録部223には、少なくとも1つの基準プロフィールデータが記憶されている。基準プロフィールデータは、摩擦係数と加速度と被測定物30の所定面30aの性状との関係を決定するためのデータであり、例えば、図7に示したごとく、横軸(X軸)を摩擦係数(μ)、縦軸(Y軸)を加速度(G)としたXY座標の所定の領域を特定の面の性状(例えば柔らかい、固いなど)のサンプルを基にして検知した値をあらかじめ割り当てたものである。
The
この例では、XY座標を平面上で縦横それぞれ3つに分け、合計で9つの領域A1からA3、B1からB3、C1からC3に分割している。そして、これら9つの領域に、各領域に対応する面の異なる性状を振り分ける。例えば、A1の領域は「つるつる」感、A2の領域は「しっとり」感、C1は「ザラザラ」感、C3は「ギシギシ」感などのごとく事前のサンプル実験などにより決定する。 In this example, the XY coordinates are divided into three in the vertical and horizontal directions on the plane, and a total of nine areas A1 to A3, B1 to B3, and C1 to C3 are divided. Then, different properties of the surface corresponding to each region are assigned to these nine regions. For example, the area A1 is determined by a prior sample experiment, such as “feeling smooth”, the area A2 being “moist”, C1 “feeling rough”, and C3 “feeling”.
ここで、被測定物30の所定面30aによっては摩擦係数と加速度とが同じ場合でも、接触子18に加わる荷重の大きさにより性状が変化する場合があることから(例えば被測定物の面が柔らかい場合)、通常は、基準プロフィールは複数の異なる荷重に対してそれぞれ基準プロフィールが設けられている。
Here, depending on the
なお、上記の能動センサ17および受動センサ24の少なくとも一方において検知される加速度の大きさ(振幅)や周期は、信号S3、S4として記録部223に記録される。ここで、上記の加速度の周期は、摩擦中のスティック&スリップ(摩擦面の付着、滑りの繰り返し)の発生頻度を表し、また加速度の大きさないし測定された値(G)はその強さを表す。よって、測定された加速度の周期と大きさから摩擦中の状態を把握することができる。即ち、加速度の周期及び大きさ(G)が小さければ、滑りの滑らかさが実感できる状態(例えば、氷が氷の上を滑る状態)であり、また、これら加速度の周期と大きさが大きい場合には、滑りが滑らかではない状態である。
Note that the magnitude (amplitude) and the period of acceleration detected by at least one of the
(動作説明)
次に、以上の構成を有する実施例の測定装置1の動作を説明する。
まず、測定前の準備作業として、押圧機構10において、バランス調整手段Tの調整分銅15を調整して被測定物30の所定面30aに当接する接触子18の下方への押圧力をゼロにして平衡状態とする。
(Description of operation)
Next, operation | movement of the measuring
First, as a preparatory work before measurement, in the
一方、受圧機構20の基板23の上に測定する被測定物30の測定対象となる所定面30aを上向きとした状態で載置し、所定面の一側に受動センサ24を取付ける。なお、基台部23には、測定中に被測定物30がずれるのを防止するため、適宜な固定方法が採られる。
On the other hand, the
次いで、受圧機構20の基台部23に載置した被測定物30の上面に、押圧機構10の接触子18の下面が測定する所定の荷重分量を荷重手段19に載せる。上記の準備作業が完了した後、被測定物30の所定面30aの測定を行う。即ち、摩擦センサ16の上部に所定の重量の荷重分銅を荷重手段19に載置させることで、接触子18の下面から所定面30aの上面に当該重量に対応する荷重をかけることができる。この状態で、駆動手段11を作動させることにより、接触子18の下面が所定面30a上を摺動する。
Next, a predetermined load amount measured by the lower surface of the
この摺動の際において、次の(1)、(2)の測定を行った。なお、この摺動の速度、つまり駆動手段11による接触子18の移動速度は、制御部210により速度を秒速約100μmから100mmの範囲で任意に設定し、移動距離は約1mmから30mmの範囲で左右動可能に設定する。その際、駆動手段11は、測定中に摩擦力(摩擦抵抗)が押圧機構10の測定基準を超えた場合には、アクチュエータを瞬時に停止させて押圧機構10が破損するのを防止することができる。
(1)接触子18に加わる摩擦力および加速度の経時変化。
(2)被測定物30の上面に加わる摩擦力および加速度の経時変化。
そして、荷重分銅からなる荷重手段19の重さを段階的に変化させ、それぞれの場合において上記(1)、(2)の測定を行う。ここで、荷重手段19を段階的に変化させたり、接触子18の移動速度を変化させて行う測定は、絶対的なものではない。このような荷重の変動、速度の変動による測定は、測定者の目的に応じて適宜設定される。例えば、乾燥した剛体の測定物同士の場合は、上記(1)及び(2)の測定値(摩擦力、加速度)は同じになる。しかし、触覚評価の測定を行う場合、測定物の片方または両方に弾性(軟らかさ)を有することがある。この弾性によって、上記の(1)と(2)の測定値(摩擦力、加速度)に相違または変化が現れる。即ち、この相違または変化によって触る側の触覚(アクティブタッチ)と、触られる側の触覚(パッシブタッチ)を数字的に把握することができ、触感の定量的な解析ができる。
During the sliding, the following measurements (1) and (2) were performed. The sliding speed, that is, the moving speed of the
(1) Changes in frictional force and acceleration applied to the
(2) Changes in frictional force and acceleration applied to the upper surface of the
And the weight of the load means 19 which consists of load weight is changed in steps, and the measurement of said (1) and (2) is performed in each case. Here, the measurement performed by changing the load means 19 stepwise or changing the moving speed of the
上記のようにして得られた接触子18に加わる摩擦力と荷重手段19で負荷した重量から、演算部221において摩擦係数(動摩擦係数)を算出する。この算出した摩擦係数(動摩擦係数)と、能動センサ17により検知された加速度は、プロフィール決定部222に入力される。プロフィール決定部222は、記録部223に記憶された基準プロフィールデータを参照して、演算部221から入力された摩擦係数の数値と加速度の数値の組み合わせに対応するプロフィールを決定する。
From the friction force applied to the
この決定されたプロフィールは、例えば、表示部230による表示によってユーザーに伝えられる。表示は、公知の表示手段、例えばLCD、LED,液晶などによる画面表示、音声出力手段(例えばスピーカ)による音声表示などが使用される。画面表示と音声表示を併用してもよい。この画面表示手段(例えばLCDやLEDなど)および音声出力や画面表示を行うための公知の構成を制御部210の内部あるいは外部に設ければ良い。
The determined profile is transmitted to the user by display on the
(実施例1)
以下に、実施例1を説明する。この実施例1では、接触子18の底面部分をウレタン樹脂で構成すると共にこの底面に深さ0.15mmの溝を0.5mmの間隔で多数設けたものを用いた。このような溝を設けることで、接触子18の底面を人の指紋パターンに類似した状態にすることができ、人が指で物に触れた時の状況を再現できる。
Example 1
Example 1 will be described below. In Example 1, the bottom surface portion of the
上記の接触子18を被測定物30の所定面30aの上面に載せると共に、重量50gの荷重分銅からなる荷重手段19をX方向ロードセルからなる摩擦センサ16の上部に載置させた。この状態で駆動手段11を作動させ、図2において右方向に10mm/秒の速度で30mm移動させることにより、接触子18は被測定物30の所定面を摺動させた。
The
図8に、上記の摺動時において、X,Y,Zの3軸方向の加速度を測定する能動センサ17から出力された加速度G(X軸方向の加速度成分)の変化、および摩擦センサ16により検出された摩擦力から計算された摩擦係数μを示した。これら加速度Gと摩擦係数μの大きさ及び変化(周期)から、被測定物30の所定面30aにおける触感を求めることができ、触感の定量的な解析ができる。
FIG. 8 shows a change in acceleration G (acceleration component in the X-axis direction) output from the
例えば、加速度Gと摩擦力μが小さいA1領域の場合(さらさらした触覚)を測定できる。加速度Gを一定にし、摩擦力μを変化させることにより、A2領域(しっとり触感)に変化する状態を検知することができる。また、摩擦力μが小さい状態で加速度を大きくするとA1の領域からC1領域(ざらざらした触感)を検知することができる。したがって、加速度Gと摩擦力μをそれぞれ大きくすると肌触りがC3領域(ギシギシした触感)のように、変化の状態を検知することができる。 For example, it is possible to measure the case of the A1 region where the acceleration G and the frictional force μ are small (free touch). By making the acceleration G constant and changing the frictional force μ, it is possible to detect a state changing to the A2 region (moist touch). Further, when the acceleration is increased with the frictional force μ being small, the C1 region (rough tactile sensation) can be detected from the region A1. Therefore, when the acceleration G and the frictional force μ are respectively increased, it is possible to detect the change state of the touch as in the C3 region (scratching feel).
1 測定装置
10 押圧機構
10a 基台
11 駆動手段
11b 可動板
12 支持台
13 連結片
14a アーム
14b アーム
15 調整分銅
16 摩擦センサ(ロードセル)
17 能動センサ(加速度)
18 接触子
19 荷重手段
20 受圧機構
21 架台
22 摩擦センサ(二分力ロードセル)
23 基台部
24 受動センサ(加速度)
30 被測定物
30a 所定面
121 可動保持部
122 ねじ軸
123 調整つまみ
125 連結軸
200 制御装置
220 計測部
221 演算部
222 プロフィール決定部
223 記録部
K 能動センサユニット
T バランス調整手段
S 昇降機構
DESCRIPTION OF
17 Active sensor (acceleration)
18
23
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記測定装置(1)は、被測定物(30)の所定面に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触子(18)に加わる摩擦力や加速度を測定する押圧機構(10)と、
前記押圧機構(10)の接触子(18)が被測定物(30)の所定面(30a)上を摺動したときの被測定物の所定面(30a)に作用する摩擦力や加速度を測定する受圧機構(20)とからなり、
前記被測定物(30)の所定面(30a)に当接させた接触子(18)に所定圧力を負荷して摺動させたときの接触部分の摩擦力と荷重を感知するセンサ(16)から出力された摩擦力と荷重の信号(S1)と、加速度を感知するセンサ(17)から出力された加速度の信号(S2)と、受圧機構(20)に設けた、接触子(18)の加速度を感知するセンサ(24)から出力された加速度の信号(S3)と、摩擦力と荷重を感知するセンサ(22)から出力された摩擦力と荷重の信号(S4)を前記制御装置
(200)で演算処理することを特徴とする触覚評価測定装置。 A measuring device (1) for measuring the frictional force and acceleration when touching a predetermined surface of the object to be measured (30), and an arithmetic processing for calculating a friction coefficient from the frictional force based on the measurement result by the measuring device; A control device (200) to perform,
The measuring device (1) includes a pressing mechanism (10) that measures frictional force and acceleration applied to the contact (18) when a predetermined pressure is applied to a predetermined surface of the object to be measured (30) and slid. ,
Measures the frictional force and acceleration acting on the predetermined surface (30a) of the measured object when the contact (18) of the pressing mechanism (10) slides on the predetermined surface (30a) of the measured object (30). Pressure receiving mechanism (20)
A sensor (16) for detecting the frictional force and load of the contact portion when a predetermined pressure is applied to the contact (18) that is in contact with the predetermined surface (30a) of the object to be measured (30 ). The frictional force and load signal (S1) output from the sensor, the acceleration signal (S2) output from the sensor (17) for sensing the acceleration, and the contact (18) of the contact (18) provided in the pressure receiving mechanism (20). An acceleration signal (S3) output from the sensor (24) for detecting acceleration and a friction force and load signal (S4) output from the sensor (22) for detecting frictional force and load are used as the control device (200). The tactile sensation evaluation measuring device characterized in that the calculation processing is performed in ().
(121)の側面を連結し、前記調整つまみ(123)の回動により、可動保持部
(121)を上下方向に微動可能に設けてなることを特徴とする請求項2記載の触覚評価測定装置。 The lifting mechanism (S) built in the support base (12) includes a screw shaft (122) pivotally supported in the vertical direction of the support base (12), a connecting shaft (125) screwed to the screw shaft, A movable holding portion that includes an adjustment knob (123) that rotates the screw shaft clockwise or counterclockwise, and that has a connecting shaft (125) that is screwed into the lifting mechanism (S) and that is adjacent to the support base (12). The tactile evaluation measuring device according to claim 2, wherein the side faces of (121) are connected and the movable holding part (121) is provided so as to be finely movable in the vertical direction by rotating the adjustment knob (123). .
(14a)の先端に前記能動センサユニット(K)を取付け、他方のアーム(14b)の下端に前記能動センサユニット(K)との平衡バランスを図るための調整分銅
(15)を摺動可能に取付けてなることを特徴とする請求項2記載の触覚評価測定装置。 The balance adjusting means (T) is pivotally supported by a support shaft (141) on both sides of the connecting piece (13) on the movable holding portion (121) and extended in the axial direction of the connecting piece. The active sensor unit (K) can be attached to the tip of the arm (14a), and an adjustment weight (15) can be slid on the lower end of the other arm (14b) to balance the active sensor unit (K). The tactile evaluation measuring device according to claim 2, wherein the tactile evaluation measuring device is attached to the tactile sensor.
(17)と、前記被測定物(30)に当接する接触子(18)の押圧荷重を調節可能に形成した荷重手段(19)と、接触子(18)の摩擦抵抗を感知して信号(S1)を出力するロードセルからなる摩擦センサ(16)を垂直方向の同一軸心上に設けてなることを特徴とする請求項2又は4記載の触覚評価測定装置。 The active sensor unit (K) includes an active sensor (17) that senses acceleration in the X, Y, and Z directions and outputs a signal (S2) to a contact (18) that contacts the object to be measured (30); The load means (19) formed so that the pressing load of the contact (18) that contacts the object to be measured (30) can be adjusted, and the friction resistance of the contact (18) is sensed to output a signal (S1). 5. The tactile evaluation measuring device according to claim 2, wherein the friction sensor (16) comprising a load cell is provided on the same axis in the vertical direction.
(23)との間にX方向の摩擦力とZ方向の荷重を感知して信号(S4)を出力するロードセルからなる摩擦センサ(22)を取付け、前記基台部(23)に載置した被測定物(30)と当接する前記接触子(18)が所定面(30a)を摺動するX、Y、Z方向の加速度を感知して信号(S3)を出力する受動センサ(24)を取付けてなることを特徴とする請求項1記載の触覚評価測定装置。 The pressure receiving mechanism (20) detects a frictional force in the X direction and a load in the Z direction between the gantry (21) and the base part (23) on which the object to be measured (30) is placed. S4) attached friction sensor (22) comprising a load cell for outputting said base portion (23) to the measured object is placed (30) and said contact (18) is Jo Tokoro surface abutting the (30a) The tactile evaluation measuring apparatus according to claim 1, further comprising a passive sensor (24) for detecting a sliding acceleration in the X, Y, and Z directions and outputting a signal (S3).
前記計測部(220)は、接触子(18)から被測定物(30)に加えられる荷重と前記摩擦力とから摩擦係数を算出する演算部(221)と、基準プロフィールが記憶された記録部(223)と、記録部(223)に記憶された基準プロフィールデータを参照して前記摩擦係数と加速度の値を組み合わせて対応するプロフィールを決定するプロフィール決定部(222)とを有し、
前記被測定物(30)と接触子(18)との摺動により変化した接触子(18)と所定面(30a)との摩擦力・加速度を、摩擦力と荷重を感知するセンサ(16)から出力した摩擦力と荷重の信号(S1)と、加速度を感知するセンサ(17)から出力した加速度の信号(S2)と、加速度を感知するセンサ(24)から出力した摩擦力と荷重の信号(S3)と、摩擦力と荷重を感知するセンサ(22)から出力した摩擦力と荷重の信号(S4)を受信して計測部(220)で演算処理すると共に、そのデータを表示部(230)にグラフ表示又はデジタル表示することを特徴とする請求項1記載の触覚評価測定装置。 The control device (200) includes a control unit (210) that controls the operation of the measurement device (1), a measurement unit (220) that performs arithmetic processing on each data measured in the measurement device, and a display unit (230). And
The measurement unit (220) includes a calculation unit (221) that calculates a friction coefficient from the load applied to the object to be measured (30) from the contact (18) and the friction force, and a recording unit in which a reference profile is stored. (223) and a profile determination unit (222) that determines the corresponding profile by combining the friction coefficient and the acceleration value with reference to the reference profile data stored in the recording unit (223),
A sensor (16) for detecting frictional force and load , frictional force / acceleration between the contactor (18) and the predetermined surface (30a) changed by sliding between the object to be measured (30) and the contactor (18 ). The frictional force and load signal (S1) output from the sensor, the acceleration signal (S2) output from the sensor (17) for sensing acceleration, and the frictional force and load signal output from the sensor (24) sensing acceleration (S3) and the frictional force and load signal (S4) output from the sensor (22) for detecting the frictional force and load are received and processed by the measurement unit (220), and the data is displayed on the display unit (230). The tactile evaluation measuring device according to claim 1, wherein the tactile evaluation measuring device is graphically displayed or digitally displayed.
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