8月お盆から始めたSCPシステム開発ですが、プログラムと実験方法を改良しながら3か月かけて、何とか初期の目標であるスマートな校正作業が出来る見込みがたちました。
錘レスで、指先で糸を引っ張る荷重方法で１０分以内で荷重作業と干渉補正結果がでます。
しかも、従来何時間もかけて大変な作業量で得た干渉補正結果のレベル以上の精度がチャンピオンデータとして
得られました。2020年の開発テーマの最大の成果ができてよかったです。2021年の多分力センサ開発が大きく前進します。
自作多分力センサをスマートに校正するためにSCP(SmartCalibrationProbe）を開発しています。
●自作多分力センサの寸法精度課題
①起歪体の寸法精度と形状の精度が悪い（±０．２ｍｍ程度）
②起歪体の取り付け精度が悪い（±１・５ｍｍ程度）
③ゲージ貼り精度が悪い（±０．５ｍｍ程度）
●精度課題
①XYZ軸の直交性がでてない
②XYZ軸を正確に固定できない＝＞XYZ軸と校正治具の軸合わせができない
③荷重のベクトルが正確に把握できてない
●以上の基本的な課題に対して、校正治具とセンサの初期セットの方法を検討してます。
案１：センサの座標系と荷重プレートの座標系のズレをモニターしながら調整して合わせる
案２：センサの座標系と荷重プレートの座標系の関係を求めて、変換してから干渉補正する
案３：座標系のズレを無視して、一気に干渉補正して強引に合わせてしまった後、
干渉補正値を見ながら座標系の調整を行う。
●アクション
アクション１：案１は、付図のように平行四辺形状になているので、プレートを回転平行移動してみても完全に長方形にはならない
アクション２：案２は、4辺を直線回帰して長方形にFITする座標変換を求める
アクション３：案３は、プログラムで干渉補正をリアルタイムでやって即反映できるバージョンアップをおこなってから座標ズレを測定
InfoCrankの応力シミュレーションやってみました。2日がかりでした。高精度であることは2年前の記事で書いてあったのですが、文面だけで現物をいじって確認したわけではないので、実感がわかなかったのですが、Ｉ様という熱心な読者様が、2セットもっているうち1セットを信州ＭＡＫＥＲＳの研究用にご寄贈いただいたので、遅ればせながら、1発目のレポートとして応力シミュレーションをして、理論上高精度が証明できるかトライしてみました。クランク外周面にゲージを貼るとせん断力など複雑な応力分布になる場合あって、クランク角度が上死点±30度が精度が落ちることは以前からわかっていたのですが、内面穴の壁にゲージを貼ってあるInfoCrankだと応力がきれいに発生するみたいです。理論トルクとの相関係数が0.999999シックスナインですので、製品のロードセル並みの直線性がでてます。外周面に貼った場合は、0.9999フォーナインですのでロードセルとしては製品にはならないレベルで自作ロードセルの範疇の精度しかでません。誤差の大きさも理論トルクに対して０．１％誤差と外周面に貼った場合の０．６％と6倍以上の差があります。実測の場合は、一桁悪くでますが、シミュレーションなので１％以下の誤差で済んでます。
●InfoCrankは、信州ＭＡＫＥＲＳのトルク原器と使っていきたいと思います。InfoCranlkを基準にしてトルクとパワーを校正していきたいと思います。
素晴らしい逸品をご寄贈いただいたＩ様には改めて感謝申し上げます。
実験データを収集して、行列計算処理するプログラムを作ってます。
今まで実験データをＥＸＣＥＬで編集して、コピペしながら行列計算していたのですが、効率が悪いので
VB.NETのDataGridViewという表コンポーネントdgv1を使って、自分のデータ専用の表編集機能を作りました。実験データを読み込んだら、列、行でコピペ、削除、挿入を行って、行列計算に必要ないデータを削除して行列計算のマトリックスデータに仕上がてから、ファイル保存して、行列計算で読み込んで計算して結果をdgv1に表示します。ＥＸＣＥＬの行列計算よりは視覚的に見やすく、行列の基礎が学習できます。
ＳＣＰ10月には完成すると思っていたのですが、ＶＢ.NETプログラムで時間を消費してしまって、校正実験までたどりつきません。この調子だと年末までいきそうです。しかし、ＳＣＰができないと上記のような多分力ゲージ配置のクランクへ正しい校正5分力荷重がかけられませんので、クランクの精度がでないことになりますので、ＳＣＰを完成させない限り信州ＭＡＫＥＲＳの多分力センサ作りは進みません。
SCP（Smart Calivration Probe)の名称で記事が増えてきて、読者様もちらほらと読んでいただいてきているのでカテゴリーとして作成しました。ここ4年の分力測定開発の集大成となる成果を目標としてます。
校正台で１．５ｋｇｘ１００ｍｍくらいのモーメントをかけたところ、中華ロードセルのねじ固定部が回転してずれてしまいました。今まで数百ｇ程度しか使っていなかったので、ロードセル同士の締結構造を変更しました。
対策して、なんとか１ｋｇ以上で校正できるようになりました。これで6軸センサを校正して6軸SCPを作って数十ｋｇ荷重も可能なSCPを作ります。できたらロードバイクの開発が飛躍的に進みます。
1軸実験して、3軸も組んだのですが、スマートに荷重して校正するためには、6軸センサにならないとダメだと悟りました。難易度が高いのですが、ここ3年間で開発した6軸センサを総動員して、SCPシステムで、再度、校正してみます。MFT2019用に開発していた丸棒の6軸センサは、FxFyは精度が良かったので、Fzだけ秋月の２０ｋｇを先頭に取り付ければいいので、それで、6軸の校正の被測定体として、システムで再評価してみます。
今まで、測定水準が多すぎて、十分実験計測できなかった6軸センサですが、SCP校正システムができたので、新たな知見が得られると思います。何しろ、6軸の校正荷重の加え方自体がクロストークと非線形の原因になっているか可能性が十分あるので、SCPシステムで荷重時点で線形性をチェックしながら、6軸校正荷重を変える実験方法にトライしてみます。
2019年の6軸センサの校正と干渉補正の記事はこちらです。
写真は、2019年版の6軸センサに秋月の２０ｋｇを取り付けて校正台に水平に取り付けたセンサです。
基板はAD7194でL432KCでSPIデータ取得して、M5 Atomliteで、無線でデータ送受信してます。
1軸のSCP初運転しました。秋月の２０KGのロードセルをターゲットに線形性とクロストークを見てみました。
リアルタイムで線形性とクロストークが見えるシステムは、本当に便利で従来の校正作業に戻れないほどです。
TOPページの右下に記事を載せておきました。
明日からは、3軸SCPでの校正方法の開発を進めていきます。
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①多分力センシングの精度をあげるために、校正技術の開発（SCPとVB.NETでのシステム開発）
②L-RTK開発を広げるためのシステム開発（VB.NETでのシステム開発、マイコンシステム開発）
③ブログの見易さを改善していく活動
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