6軸力センサーのゼロクリア動作

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ユーザーに技術サービスを提供する際、センサーのリセットに関する質問をよく受ける。
6軸力センサーのゼロクリアとは、ユーザーがコマンドや特定の操作によってセンサーの基準状態となる状態を指定し、その基準状態に基づいてその後のデータを出力することである。
6次元力センサーの場合、この基準状態は6成分の力情報を含むデータセットとなる。例えば、センサーがデスクトップ上に平らに置かれている場合、その出力は全方向においてゼロに近いデータセットとなる。設置後、エンドツール、自身の重力、設置面の角度などの要因により、そのデータ出力はデスクトップ上のものとは異なり、1つまたは複数の方向の力値がゼロよりもはるかに大きくなる可能性があります。
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この時点で、ユーザーは常に現在のセンサーの状態を使用条件に基づく基準値として使用することを望む。センサー後のデータは、この一連の基準値から差し引かれる。このように基準値を記録し、出力結果を再計算する操作をリセットまたはピーリングと呼ぶ。
実際、理想的なセンサーであれば、気になる動作が発生する前は常に0であり、動作が発生した後のデータインクリメントが欲しい力測定値であることを望むので、ユーザーがそのようなニーズを持つことは容易に理解できる。しかし現実には、センサーは理想化されていない。その出力は工場出荷時のゼロポジションの状態に基づいており、現在どのような状態なのか、フラットなのかサイドなのかは不明であるため、その出力はゼロポジションの状態に対するユーザーの認識において理想的なゼロ値の集合ではない。そのため、ユーザーは新しいゼロポジション状態を指定する必要があり、すべてのセンサーデータはこの新しい状態に基づいて出力される。
センサーのリセット操作は、ハードウェアとソフトウェアの2種類に分けられる:
ハードウェアリセットは、センサーのファームウェアに現在の測定値を基準値として記憶させる上位コンピューターからのコマンドであり、その後の測定出力はこの新しい基準値に基づいて行われる。
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ソフトウェア・リセットとは、上位コンピュータのソフトウェアやプログラムが現在値を基準値として記録し、それ以降に受信するデータをこの基準値に基づいて再計算することである。この2つの方法の処理ロジックは同じだが、実際の効果は微妙に異なる。
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これは、実際にゼロリセット操作を行う際、現在値だけを基準にするわけにはいかないからだ。実際の力センサーは理想化されているわけではなく、データは常に微妙に変動している。現在値だけを基準にすると、過去一定期間の平均値からずれてしまう可能性が高い。そのため、数十ミリ秒から200ミリ秒程度の短い時間、連続的にデータを収集し、その期間のデータの算術平均を基準値として計算する必要がある。先ほど、ハードウエアとソフトウエアのゼロ調整の効果の違いは、この連続データの平均値を算出する時間の違いによるものだと述べた。センサー内部の組み込みプロセッサーのクロックスピードは数十メガバイトしかなく、演算能力が低すぎる。データの平均値を計算するのに1、2秒かかる。上位のコンピューターソフトはメイン周波数が数ギガヘルツのCPUで動作しており、この演算にかかる時間は数マイクロ秒などごく短時間である。つまり ソフトウェアによるゼロ調整操作は、ハードウェアによるゼロ調整操作に比べてはるかに短時間で済みます。そのため、この2つのゼロ点調整方法を使ったユーザー体験は大きく異なる。 ほとんどのユーザーは、ソフトウェアを使ってセンサーをリセットしている。
Kunweiテクノロジーの6軸力センサーは現在、ユーザーがセンサーのファームウェアを通してリセットする必要があると判断しない限り、デフォルトでハードウェアリセットコマンドを提供していません。また、センサーのゼロ位置状態は短時間で温度などの要因に影響されにくく、センサーデータは常にこのゼロ位置状態に基づいて非常に正確であるため、センサーを使用する際にはユーザーが頻繁にソフトウェアリセット操作を行うことをお勧めします。また、ユーザはアクチュエータ全体の操作者であり、アクチュエータの動作状態が非常に明確であり、ある実行位置をセンサのゼロ位置として正確に指定することができる。電源投入時に一度だけリセットするのではなく、ユーザーが頻繁にリセット操作を行うことができれば、センサーのゼロ位置は、長期間の温度変化やアクチュエーターの状態変化などの複雑な要因に影響されず、ユーザーが得る力情報は常に正確なものとなります。

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