変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラム
【課題】センサ体の歪みによる誤差を小さくすることが可能な変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムを提供することを課題とする。
【解決手段】変形センサ１は、弾性変形するセンサ体２２と、センサ体２２の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサ１であって、制御部は、時系列的に前後する、早期の検出時Ｔ８の検出値Ｆ３０と、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３と、を比較する検出値比較部と、センサ体２２が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値Ｆ２３の変化方向を正方向として、二つの検出値の比較の結果、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３が、早期の検出時Ｔ８の検出値Ｆ３０未満である場合、早期の検出時のセンサ体２２の歪みによる誤差を小さくするために、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３を補正する補正部と、を有する。
【解決手段】変形センサ１は、弾性変形するセンサ体２２と、センサ体２２の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサ１であって、制御部は、時系列的に前後する、早期の検出時Ｔ８の検出値Ｆ３０と、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３と、を比較する検出値比較部と、センサ体２２が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値Ｆ２３の変化方向を正方向として、二つの検出値の比較の結果、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３が、早期の検出時Ｔ８の検出値Ｆ３０未満である場合、早期の検出時のセンサ体２２の歪みによる誤差を小さくするために、遅期の検出時Ｔ９の検出値Ｆ２３を補正する補正部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性変形するセンサ体を備える変形センサ、当該変形センサのキャリブレーションに用いられるキャリブレーション方法、当該変形センサのキャリブレーションに用いられるキャリブレーション用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、面圧測定装置のキャリブレーション方法が開示されている。面圧測定装置は、外側導電性線条材と内側導電性条材とを備えている。外側導電性線条材と内側導電性条材との間の電気抵抗は、外部から入力される荷重（面圧）によって変化する。面圧測定装置は、当該電気抵抗から、荷重を検出している。
【０００３】
同文献記載のキャリブレーション方法によると、キャリブレーションの実施を促すトリガーをきっかけに、膨張部材が膨張する。外側導電性線条材は、膨張部材により、内側導電性条材の方向に圧縮される。このため、外側導電性線条材と内側導電性条材との間に擬似的な荷重が加わる。当該荷重を基に圧力算出式が作成される。圧力算出式は、メモリ装置に格納される。なお、メモリ装置に古い圧力算出式が格納されている場合は、圧力算出式が更新される。
【０００４】
同文献記載のキャリブレーション方法によると、面圧測定装置の出荷後であっても、随時、キャリブレーションを行うことができる。このため、メーカーが、キャリブレーションのために、面圧測定装置を回収する必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、センサ体の変形量を基に、所望の検出値（荷重、変形、変位など）を得る変形センサの場合、変形量と検出値とが対応している。例えば、静電容量型の荷重センサの場合、荷重が加わるとセンサ体が圧縮される。つまり、変形量が大きくなる。このため、電極間距離が小さくなる。荷重センサの静電容量Ｃは、誘電率ε、電極面積Ｓ、電極間距離ｄから、下記の式（１）により求められる。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・式（１）
式（１）から、電極間距離ｄが小さくなると、静電容量Ｃが大きくなることが判る。静電容量と荷重（検出値）とは対応している。よって、静電容量の変化から、荷重を検出することができる。
【０００７】
しかしながら、荷重を除いた後において、センサ体は速やかに元の状態に復元しない場合がある。図８に、センサ体の厚さの時系列的な変化の模式図を示す。なお、厚さ１．０が元の状態である。また、復元する際の厚さの時間変化は直線状でない場合がある。
【０００８】
図８に示すように、時刻ｔ１に荷重が加えられると、センサ体は圧縮され、厚さが０．８（元の状態を１００％とする場合の８０％）になる。所定時間経過後の時刻ｔ２に荷重が除かれると、蓄積された弾性復元力により、センサ体は元の状態に復元する。
【０００９】
ここで、図８に点線で示すように、センサ体が速やかに復元すれば、荷重を除いた後の時刻ｔ３に荷重を測定しても、精度よく荷重を検出することができる。しかしながら、図８に実線で示すように、時刻ｔ２まで加えられていた荷重の影響により、センサ体がゆっくりと元の状態に復元する場合がある。このため、時刻ｔ３の時点で、センサ体が未だ元の状態に復元していない場合がある。つまり、センサ体が歪みａ１１を有している状態で、荷重の測定が行われてしまう場合がある。
【００１０】
本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、センサ体の歪みによる誤差を小さくすることが可能な変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記課題を解決するため、本発明の変形センサは、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサであって、前記制御部は、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較部と、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「変形センサ」には、例えば、センサ体の変形量から荷重を測定する荷重センサ、センサ体の変形量から荷重の面方向の分布を測定する面圧分布センサ、センサ体の変形量から変位、変形を測定する変位センサなどが含まれる。
【００１３】
「歪み」には、弾性歪みのみならず塑性歪み（永久歪み、へたり）も含まれる。「検出値」には、最終的な検出値（例えば静電容量型の荷重センサの場合は荷重）のみならず、中間的な検出値（例えば静電容量型の荷重センサの場合は静電容量、静電容量に関連する電気量（電気抵抗、インピーダンス、位相など））も含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００１４】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。すなわち、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向が正方向となる。
【００１５】
本発明者は、時系列的に前後する二回の検出時の検出値の大小関係に着目した。以下、本発明の変形センサが、静電容量型の荷重センサである場合を例に挙げて説明する。荷重を加えると、センサ体は圧縮される。一方、荷重を除くと、センサ体は元の状態に復元する。
【００１６】
図８の歪みａ１１のように、遅期（例えば時刻ｔ３）の検出時において、早期（例えば時刻ｔ２）の検出時に加えられた荷重による歪みａ１１が、未だ残っている場合がある。
【００１７】
遅期の検出時に加えられた荷重が、早期の検出時に加えられた荷重以上の場合、センサ体の圧縮量（歪み）は、（遅期の圧縮量ａ１３≧早期の圧縮量ａ１０）となる。このため、たとえ早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１がセンサ体に残っていても、遅期の検出時に加えられた荷重に応じて、さらにセンサ体は圧縮されることになる。すなわち、早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１が残っているかいないかに因らず、センサ体は、遅期に加えられた荷重に対応する圧縮量ａ１３だけ圧縮される。このため、遅期の検出時の検出値を補正する必要はない。
【００１８】
これに対して、遅期の検出時に加えられた荷重が、早期の検出時に加えられた荷重未満の場合、センサ体の圧縮量は、（遅期の圧縮量ａ１４＜早期の圧縮量ａ１０）となる。しかしながら、センサ体には、早期の圧縮量に起因する歪みａ１１が残っている。このため、実際の圧縮量ａ１４ではなく、早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１が、遅期の圧縮量として、検出されてしまう。したがって、電極間距離が小さく見積もられてしまう。言い換えると、静電容量が大きく見積もられてしまう。すなわち、実際に加えられた荷重に対して、圧縮量を基に変形センサが検出する荷重が、大きく見積もられてしまう。
【００１９】
このように、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値≧早期の検出値）の場合、検出値に誤差が含まれるおそれが小さい。このため、検出値を補正する必要性は小さい。一方、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値＜早期の検出値）の場合、検出値に誤差が含まれるおそれが大きい。このため、検出値を補正する必要がある。本発明の変形センサは、上記検出特性に着目して完成されたものである。
【００２０】
本発明の変形センサによると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２１】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、早期の検出時はＮ（Ｎは２以上の自然数）−１回目の検出時であって、遅期の検出時はＮ回目の検出時である構成とする方がよい。Ｎ回目の検出時の検出値には、Ｎ−１回目の検出時のセンサ体の歪みの影響が、最も発生しやすい。この点、本構成によると、当該歪みによる誤差を小さくすることができる。
【００２２】
（１−２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、前記補正部は、該変形継続時間を考慮して、前記遅期の検出時の前記検出値を補正する構成とする方がよい。本構成によると、さらに変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２３】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記センサ体の前記変形量に関連する電気量は、該センサ体から前記制御部に、所定の頻度で自動的に伝送される構成とする方がよい。
【００２４】
本構成によると、自動的にサンプリングされる電気量を基に、検出値比較部は、前後する二つの検出値を比較することができる。また、補正部は、検出値の比較の結果に応じて、適宜、検出値を補正することができる。つまり、本構成によると、自動的にキャリブレーションを行うことができる。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、キャリブレーション用に、何らかのトリガーを設定する必要がない。
【００２５】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、該早期の検出時から前記遅期の検出時までの経過時間を考慮して、該遅期の検出時の前記検出値を補正する構成とする方がよい。
【００２６】
変形継続時間が終了すると、当該変形継続時間中の変形量に起因する歪みは、時間が経つに連れて徐々に小さくなる。この点、本構成によると、変形継続時間の終了時（＝早期の検出時）から遅期の検出時までの経過時間を考慮して、検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２７】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記検出値比較部は、予め設定されたキャリブレーションデータを用いて、二つの該検出値を、各々、算出する構成とする方がよい。
【００２８】
本構成によると、複数の検出時において、キャリブレーションデータが共用化されている。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、圧力算出式が随時更新される場合と比較して、検出値の算出が簡単になる。
【００２９】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記センサ体は、エラストマー製である構成とする方がよい。物性により弾性を発現するエラストマー（発泡体を含む）は、形状、構造により弾性を発現するスプリング、伸縮性を有する布（スプリング、布は、請求項１の「センサ体」に含まれる。）などと比較して、塑性歪みが残りやすい。このため、変形センサの測定精度が低下しやすい。この点、本発明の変形センサによると、センサ体がエラストマー製の場合であっても、測定精度を向上させることができる。
【００３０】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ体の表側に配置される表側電極と、該センサ体の裏側に配置される裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重複する部分に配置される検出部と、を備え、外部から入力される荷重により該表側電極と該裏側電極との間の電極間距離が変化し静電容量が変化することを利用して、該荷重の変化を検出する構成とする方がよい。本構成は、本発明の変形センサを静電容量型の荷重センサ、面圧分布センサとして用いるものである。本構成によると、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００３１】
（６−１）好ましくは、上記（６）の構成において、前記検出部は複数配置されており、前記制御部は、検出部ごとに前記検出値を補正する構成とする方がよい。本構成は、本発明の変形センサを静電容量型の面圧分布センサとして用いるものである。検出部が複数配置されている場合、検出頻度が高い検出部と検出頻度が低い検出部とでは、センサ体のへたり具合が異なる。このため、複数の検出部間の測定精度のばらつきが大きくなりやすい。この点、本構成によると、前記制御部は、検出部ごとに前記検出値を補正する。このため、複数の検出部間の測定精度のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
（７）上記課題を解決するため、本発明のキャリブレーション方法は、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション方法であって、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較ステップと、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正ステップと、を有することを特徴とする。
【００３３】
上記（１）に記載したように、「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「歪み」には、弾性歪み、塑性歪みが含まれる。「検出値」には、最終的な検出値、中間的な検出値が含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００３４】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。
【００３５】
本発明のキャリブレーション方法によると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００３６】
（８）上記課題を解決するため、本発明のキャリブレーション用プログラムは、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション用プログラムであって、所定のコンピューターを、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較手段、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正手段、として機能させることを特徴とする。
【００３７】
上記（１）に記載したように、「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「歪み」には、弾性歪み、塑性歪みが含まれる。「検出値」には、最終的な検出値、中間的な検出値が含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００３８】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。
【００３９】
本発明のキャリブレーション用プログラムによると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、センサ体の歪みによる誤差を小さくすることが可能な変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の変形センサの一実施形態である変形センサの上面透過図である。
【図２】同変形センサの表側積層体の上面図である。
【図３】同変形センサの裏側積層体の上面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】本発明のキャリブレーション方法の一実施形態であるキャリブレーション方法の模式図である。
【図６】同キャリブレーション方法に用いられる補正テーブルの模式図である。
【図７】センサ体に対して行った歪み回復実験の実験結果を示すグラフである。
【図８】センサ体の厚さの時系列的な変化の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの実施の形態について説明する。
【００４３】
＜変形センサの構成＞
まず、本実施形態の変形センサの構成について説明する。本実施形態の変形センサは、静電容量型の面圧分布センサである。図１に、本実施形態の変形センサの上面透過図を示す。図１においては、裏側電極を細線で示す。また、検出部にハッチングを施して示す。図２に、同変形センサの表側積層体の上面図を示す。図３に、同変形センサの裏側積層体の上面図を示す。なお、図３においては、裏側絶縁層を省略して示す。図４に、図１のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、図４においては、上下方向の厚さを強調して示す。図１〜図４に示すように、本実施形態の変形センサ１は、表側積層体４０と、裏側積層体４１と、センサ体２２と、制御部（図略）と、を備えている。
【００４４】
［表側積層体４０］
表側積層体４０は、表側基層２３と、表側絶縁層２５と、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、表側配線０１ｘ〜１６ｘと、表側配線用コネクタ５０と、を備えている。表側基層２３は、ウレタンゴム製であって、平板状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基層２３の下面に、合計１６本配置されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基層２３の下面に、印刷されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、帯状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、左右方向に延在している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、前後方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００４５】
表側配線用コネクタ５０は、表側基層２３の左後隅に配置されている。表側配線用コネクタ５０は、図示しない電気回路に接続されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基層２３の下面に、合計１６本配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基層２３の下面に、印刷されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、ポリウレタンと銀粒子とを含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、線状を呈している。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、表側配線用コネクタ５０と、を接続している。
【００４６】
表側絶縁層２５は、アクリルゴムを含んで形成されている。表側絶縁層２５は、薄膜状を呈している。表側絶縁層２５は、表側配線０１ｘ〜１６ｘの下面、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの下面、表側基層２３の下面に印刷されている。
【００４７】
［裏側積層体４１］
裏側積層体４１は、裏側基層２４と、裏側絶縁層２６と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、裏側配線用コネクタ５１と、を備えている。裏側基層２４、裏側絶縁層２６、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙ、裏側配線用コネクタ５１の材質、構成は、上記表側基層２３、表側絶縁層２５、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、表側配線用コネクタ５０の材質、構成と同様である。図４に示すように、裏側積層体４１を構成する各層の積層順序は、表側積層体４０を構成する各層の積層順序と、上下対称である。図１に示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘおよび裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの中心を回転中心として、裏側積層体４１は、表側積層体４０に対して、水平面内において、時計回りに略９０°回転して配置されている。このため、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとは、略直交している。
【００４８】
［センサ体２２］
センサ体２２は、ウレタンフォーム製である。ウレタンフォームは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。センサ体２２は、表側積層体４０と裏側積層体４１との間に介装されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、図１にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとが上下方向（表裏方向）に交差する部分に配置されている。
【００４９】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの上二桁の数字に対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの上二桁の数字に対応している。
【００５０】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、センサ体２２の一部と、を備えている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、合計２５６個（＝１６個×１６個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、センサ体２２の略全体に亘って、略等間隔に配置されている。
【００５１】
［制御部］
制御部は、電源回路と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えている。制御部は、本発明の「コンピューター」の概念に含まれる。ＣＰＵは、本発明の「検出値比較部」、「補正部」の概念に含まれる。
【００５２】
制御部は、表側配線用コネクタ５０、裏側配線用コネクタ５１に電気的に接続されている。電源回路は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に、正弦波状の交流電圧を印加する。具体的には、あたかも走査するように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとの間に、順番に交流電圧を印加する。ＲＡＭには、所定のタイミングで、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６から、インピーダンス、位相が入力される。インピーダンス、位相は、ＲＡＭに一時的に格納される。
【００５３】
ＲＯＭには、予め、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量と、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の変形量つまり面圧（荷重）と、の対応を示す検量線が格納されている。検量線は、本発明の「キャリブレーションデータ」に含まれる。また、補正テーブルが格納されている。また、本実施形態のキャリブレーション用プログラムが格納されている。
【００５４】
ＣＰＵは、ＲＡＭに格納されたインピーダンス、位相を基に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量を算出する。そして、ＲＯＭに格納された検量線により、静電容量から、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６各々の面圧を算出する。また、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６全体の面圧分布を算出する。
【００５５】
＜キャリブレーション方法＞
次に、本実施形態のキャリブレーション方法について説明する。キャリブレーション方法は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の各々に対して、個別に実行される。また、キャリブレーション方法は、ＲＯＭに格納されたキャリブレーション用プログラムにより実行される。
【００５６】
本実施形態のキャリブレーション方法は、検出値比較ステップと、補正ステップと、を有している。図５に、本実施形態のキャリブレーション方法の模式図を示す。なお、変形センサに実際に加えられる面圧を面圧実測値という。また、制御部により算出される面圧を面圧検出値という。面圧検出値は、本発明の「検出値」の概念に含まれる。また、厚さ１．０が元の状態である。また、復元する際の厚さ、面圧検出値の時間変化は、直線状でない場合がある。
【００５７】
図５に示すように、変形センサ１の任意の検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に加えられる面圧実測値は、Ｆ０（無負荷）→Ｆ２０→Ｆ３０→Ｆ１０→Ｆ０の順に変化する。なお、面圧実測値の大小関係は、Ｆ０＜Ｆ１０＜Ｆ２０＜Ｆ３０となっている。これに対応して、変形センサ１のセンサ体２２の厚さは、面圧実測値Ｆ０の状態を１．０として、１．０（Ｆ０）→０．８（Ｆ２０）→０．７（Ｆ３０）→０．９（Ｆ１０）→１．０（Ｆ０）の順に変化する。すなわち、面圧実測値が大きくなるのに従ってセンサ体２２は圧縮される。このため、面圧実測値が大きくなるのに従ってセンサ体２２の厚さは薄くなる。
【００５８】
面圧実測値と厚さとを比較すると、面圧実測値が大きくなる場合（例えば、時刻Ｔ１→時刻Ｔ２）、厚さは、面圧実測値の変化速度と略同じ変化速度で、速やかに薄くなることが判る。その理由は、荷重物（図略）により押圧されて、センサ体２２が圧縮されるからである。
【００５９】
これに対して、面圧実測値が小さくなる場合（例えば、時刻Ｔ８→時刻Ｔ９）、厚さは、面圧実測値の変化速度よりも遅い変化速度で、厚くなることが判る。その理由は、センサ体２２自身に蓄積された弾性復元力により、センサ体２２が伸張するからである。
【００６０】
［検出値比較ステップ］
本ステップにおいては、ＣＰＵが、時系列的に前後する、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目の検出時の面圧検出値と、Ｎ回目の検出時の面圧検出値と、を比較する。面圧検出値の検出は、時刻Ｔ１〜Ｔ１４の際に行われる。なお、各検出時の面圧検出値は、ＲＯＭに格納された検量線により算出される。
【００６１】
［補正ステップ］
本ステップにおいては、ＣＰＵが、所定の場合に面圧検出値の補正を行う。二つの面圧検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値以上である場合は、ＣＰＵは、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正しない。例えば、時刻Ｔ２の検出時の面圧検出値Ｆ２０は、時刻Ｔ１の検出時の面圧検出値Ｆ０よりも大きい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０を補正しない。また、時刻Ｔ３の検出時の面圧検出値Ｆ２０は、時刻Ｔ２の検出時の面圧検出値Ｆ２０と等しい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ３の面圧検出値Ｆ２０を補正しない。このような状態は、時刻Ｔ１〜Ｔ８（つまりＮ＝８）まで続く。
【００６２】
これに対して、二つの検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値未満である場合は、ＣＰＵは、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正する。
【００６３】
図６に、本実施形態のキャリブレーション方法に用いられる補正テーブルの模式図を示す。図６中、補正量−ＬＬ、−Ｌ、−Ｍ、−Ｓ、−ＳＳの大小関係は、−ＬＬ＜−Ｌ＜−Ｍ＜−Ｓ＜−ＳＳとなっている。補正テーブルは、ＲＯＭに格納されている。補正テーブルは、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に対応して、合計２５６個用意されている。図６に示すように、面圧検出値が大きいほど、補正量の絶対値が大きくなる。また、負荷レベルが大きいほど、補正量の絶対値が大きくなる。
【００６４】
ここで、負荷レベルとは、時刻Ｔ８までのセンサ体２２の圧縮量０．３（＝１−０．７）が継続した変形継続時間Ｔａ（＝時刻Ｔ６〜時刻Ｔ８間）、変形継続時間Ｔａにおける面圧検出値Ｆ３０、変形継続時間Ｔａが終了した時刻Ｔ８から所定の検出時の時刻（例えば時刻Ｔ９、Ｔ１０）までの経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２などを基に算出される、負荷に関するパラメータである。
【００６５】
例えば、時刻Ｔ９の検出時の面圧検出値Ｆ２３は、時刻Ｔ８の検出時の面圧検出値Ｆ３０よりも小さい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３を補正する。すなわち、図５に点線で示すように、時刻Ｔ９の面圧実測値Ｆ１０に対応するセンサ体２２の厚さは、本来０．９である。しかしながら、変形継続時間Ｔａの面圧実測値Ｆ３０により、経過時間Ｔｂ１（＝時刻Ｔ８〜時刻Ｔ９間）後の時刻Ｔ９において、センサ体２２には未だ歪みａ１が残っている。このため、センサ体２２の厚さは、０．９よりも薄くなっている。したがって、面圧実測値Ｆ１０に対して、面圧検出値Ｆ２３は、大きく見積もられている。よって、補正する必要がある。
【００６６】
ＣＰＵは、図６に示す補正テーブルをＲＯＭから読み込んで、面圧検出値Ｆ２３を補正する。面圧検出値Ｆ２３は、Ｆ２０以上Ｆ３０未満の範囲に含まれている。このため、例えば、負荷レベルが３の場合、補正量＝−ＬＬが面圧検出値Ｆ２３に加算される。すなわち、補正後の面圧検出値ｆ２３＝Ｆ２３−ＬＬとなる。補正後の面圧検出値ｆ２３は、補正前の面圧検出値Ｆ２３よりも、補正量＝−ＬＬだけ小さくなる。このため、補正後の面圧検出値ｆ２３は、補正前の面圧検出値Ｆ２３よりも、面圧実測値Ｆ１０に近くなる。
【００６７】
また、時刻Ｔ１０の検出時の面圧検出値Ｆ１２は、時刻Ｔ９の検出時の面圧検出値Ｆ２３よりも小さい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３同様に、時刻Ｔ１０の面圧検出値Ｆ１２を補正する。
【００６８】
すなわち、図５に点線で示すように、時刻Ｔ１０の面圧実測値Ｆ１０に対応するセンサ体２２の厚さは、本来０．９である。しかしながら、変形継続時間Ｔａの面圧実測値Ｆ３０により、経過時間Ｔｂ２（＝時刻Ｔ８〜時刻Ｔ１０間）後の時刻Ｔ１０において、センサ体２２には未だ歪みａ２が残っている。このため、センサ体２２の厚さは、０．９よりも薄くなっている。したがって、面圧実測値Ｆ１０に対して、面圧検出値Ｆ１２は、大きく見積もられている。よって、補正する必要がある。
【００６９】
ＣＰＵは、図６に示す補正テーブルをＲＯＭから読み込んで、面圧検出値Ｆ１２を補正する。面圧検出値Ｆ１２は、Ｆ１０以上Ｆ２０未満の範囲に含まれている。このため、例えば、負荷レベルが１の場合、補正量＝−Ｓが面圧検出値Ｆ１２に加算される。すなわち、補正後の面圧検出値ｆ１２＝Ｆ１２−Ｓとなる。補正後の面圧検出値ｆ１２は、補正前の面圧検出値Ｆ１２よりも、補正量＝−Ｓだけ小さくなる。このため、補正後の面圧検出値ｆ１２は、補正前の面圧検出値Ｆ１２よりも、面圧実測値Ｆ１０に近くなる。
【００７０】
このように、本ステップにおいては、二つの検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値未満である場合、ＣＰＵが、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正する。
【００７１】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの作用効果について説明する。時系列的に前後する２回の検出時の面圧検出値の大小関係が、（遅期の面圧検出値＞早期の面圧検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０＞時刻Ｔ１の面圧検出値Ｆ０の場合）、または（遅期の面圧検出値＝早期の面圧検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ３の面圧検出値Ｆ２０＝時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０の場合）、面圧検出値に誤差が含まれるおそれが小さい。このため、面圧検出値を補正する必要性は小さい。一方、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値＜早期の検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３＜時刻Ｔ８の面圧検出値Ｆ３０の場合）、面圧検出値Ｆ２３に誤差が含まれるおそれが大きい。このため、面圧検出値Ｆ２３を補正する必要がある。
【００７２】
本実施形態によると、早期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ８）のセンサ体２２の歪みにより、遅期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の面圧検出値Ｆ２３を補正することができる。このため、変形センサ１の測定精度を向上させることができる。
【００７３】
また、Ｎ回目の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３には、Ｎ−１回目の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ８）のセンサ体２２の歪みの影響が、最も発生しやすい。この点、本実施形態によると、当該歪みによる誤差を小さくすることができる。
【００７４】
また、本実施形態によると、図６に示す補正テーブルの負荷レベルには、変形継続時間Ｔａ、変形継続時間Ｔａにおける面圧検出値Ｆ３０、経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２が反映されている。すなわち、ＣＰＵは、変形継続時間Ｔａ、面圧検出値Ｆ３０、経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２を考慮して、遅期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３を補正している。このため、センサ体２２の復元状況を考慮して、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正することができる。したがって、変形センサ１の測定精度を向上させることができる。
【００７５】
また、本実施形態によると、ＲＡＭには、所定のタイミングで、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６から、インピーダンス、位相が自動的に入力される。このため、自動的にキャリブレーションを行うことができる。したがって、特許文献１のキャリブレーション方法のように、キャリブレーション用に、何らかのトリガーを設定する必要がない。
【００７６】
また、本実施形態によると、全検出時（時刻Ｔ１〜Ｔ１４）において、検量線が共用化されている。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、圧力算出式が随時更新される場合と比較して、検出値の算出が簡単になる。
【００７７】
また、センサ体２２は、ウレタンフォーム製である。すなわち、エラストマー製である。このため、塑性歪みが残りやすい。この点、本実施形態によると、センサ体２２がエラストマー製の場合であっても、測定精度を向上させることができる。
【００７８】
また、センサ体２２のへたり具合は、全面的に一様ではない。よく荷重が加えられる部分（例えば中央部）は、あまり荷重が加えられない部分（例えば周縁部）よりも、センサ体２２がへたりやすい。このため、全ての検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６を一律に補正しても、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間の測定精度のばらつきを小さくすることは困難である。この点、本実施形態によると、制御部は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６ごとに、個別に検出値を補正している。このため、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間の測定精度のばらつきを小さくすることができる。
【００７９】
＜その他＞
以上、本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００８０】
例えば、上記実施形態においては、変形センサ１の制御部によりキャリブレーションを行ったが、変形センサ１とは別体のキャリブレーション装置によりキャリブレーションを行ってもよい。
【００８１】
上記実施形態においては、静電容量型のセンサとして本発明の変形センサを具現化したが、抵抗変化型のセンサとして本発明の変形センサを具現化してもよい。すなわち、本発明の変形センサを、変形量が大きくなるのに従って抵抗が増加する抵抗増加型のセンサや、変形量が大きくなるのに従って抵抗が減少する抵抗減少型のセンサとして、具現化してもよい。また、センサ体２２の変形量から変位、変形を測定する変位センサとして、本発明の変形センサを具現化してもよい。
【００８２】
上記実施形態においては、図６に示す補正テーブルにより、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正したが、検量線を更新することにより、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正してもよい。上記実施形態においては、時刻Ｔ１〜Ｔ１４に面圧の検出を行ったが、検出回数、検出頻度は特に限定しない。上記実施形態においては、センサ体２２の弾性歪みによる誤差を小さくしたが、塑性歪みによる誤差を小さくしてもよい。
【００８３】
上記実施形態においては、センサ体２２をウレタンフォーム製としたが、他のエラストマーの発泡体製としてもよい。また、他のエラストマー製としてもよい。また、伸縮性を有する布製としてもよい。エラストマーを用いる場合、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、センサ体２２の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。布を用いる場合、天然繊維、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース系繊維、ポリウレタンから選ばれる一種以上を含む繊維から形成されている方がよい。具体的には、東レ（株）製の「プログレスキン」、「トリンティ（登録商標）」、「Ｃ１００」等を用いることができる。また、セーレン（株）製「ＦＨ１３−５０」等、予め表面に被覆処理が施された伸縮布を使用してもよい。布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。
【００８４】
また、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、の間に、多数のエラストマー製の柱や、多数のスプリングを介装することにより、センサ体２２を作製してもよい。変形センサ１の製造方法は特に限定しない。基層に電極、配線を、順に印刷してもよい。印刷法としては、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー、ディスペンサー等を用いてもよい。また、まず、基層、電極、センサ体などの各部材を各々成形し、次に各部材を接着してもよい。
【実施例】
【００８５】
以下、静電容量型の変形センサ（感圧センサ）に対して行った歪み回復実験について説明する。実施例１−１〜１−３については、同じ変形センサを用いた。また、実施例２−１〜２−３については、同じ変形センサを用いた。実施例１−１〜１−３、２−１〜２−３の六つの変形センサのセンサ体は、いずれもウレタンフォーム製である。なお、変形センサに実際に加えられる圧力を実測圧力と表現する。また、制御部により算出される圧力を検出圧力という。
【００８６】
［実施例１−１］
実施例１−１の歪み回復実験の実験方法について説明する。まず、２０ｍｍＨｇ（＝約２．７ｋＰａ ＜４０ｍｍＨｇ）の基準実測圧力を、変形センサに加えた。次に、変形センサの検出圧力を測定した。それから、変形センサから基準実測圧力を除いた。次に、４０ｍｍＨｇ（＝約５．３ｋＰａ）の初期実測圧力を、１時間だけ、変形センサに加えた。それから、変形センサから初期実測圧力を除いた。
【００８７】
１回目の測定は、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を除いた後、直ちに行った。まず、２０ｍｍＨｇの測定実測圧力を変形センサに加えた。次に、変形センサの検出圧力、および上昇率を算出した。それから、変形センサから測定実測圧力を除いた。まず４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加え、次に２０ｍｍＨｇの測定実測圧力を加えたのは、（遅期の圧縮量＜早期の圧縮量）という状態を擬似的に作り出すためである。
【００８８】
なお、変形センサの検出圧力の上昇率Ｚは、基準となる変形センサの検出圧力Ｚ０（２０ｍｍＨｇの基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力）、測定時の変形センサの検出圧力Ｚ１から、下記の式（２）により求めた。
Ｚ＝（（Ｚ１−Ｚ０）／Ｚ０）×１００ ・・・式（２）
２回目の測定は初期実測圧力を除いてから１時間経過後に、３回目の測定は初期実測圧力を除いてから２時間経過後に、４回目の測定は初期実測圧力を除いてから３時間経過後に、５回目の測定は初期実測圧力を除いてから２４時間経過後に、それぞれ行った。２回目〜５回目の測定方法は、１回目の測定方法と同様である。
【００８９】
［実施例１−２］
実施例１−２の実験方法と、実施例１−１の実験方法と、の相違点は、１回目〜５回目の測定の際に加える測定実測圧力が、２０ｍｍＨｇではなく、７０ｍｍＨｇ（＝約９．３ｋＰａ ＞４０ｍｍＨｇ）である点である。また、基準実測圧力が、２０ｍｍＨｇではなく、７０ｍｍＨｇである点である。その他の条件は、実施例１−１の実験方法と同様である。まず４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加え、次に７０ｍｍＨｇの測定実測圧力を加えたのは、（遅期の圧縮量＞早期の圧縮量）という状態を擬似的に作り出すためである。
【００９０】
［実施例１−３］
実施例１−３の実験方法と、実施例１−１の実験方法と、の相違点は、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を変形センサに加えた時間が、１時間ではなく、２時間である点である。他の条件は、実施例１−１の実験方法と同様である。
【００９１】
［実施例２−１〜２−３］
実施例２−１の実験方法は実施例１−１の実験方法と、実施例２−２の実験方法は実施例１−２の実験方法と、実施例２−３の実験方法は実施例１−３の実験方法と、各々同様である。
【００９２】
実験結果を表１、図７に示す。
【表１】
【００９３】
表１、図７中、「基準」とは、基準実測圧力が加えられる時をいう。「１回目〜５回目」とは、圧力の測定時をいう。図７における、「基準」と「１回目」との間に、初期実測圧力が加えられる。
【００９４】
実施例１−１、１−３、２−１、２−３の場合、変形センサに加えた基準実測圧力、測定実測圧力は、共に２０ｍｍＨｇである。このため、本来、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、測定実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、は等しくなるはずである。
【００９５】
同様に、実施例１−２、２−２の場合、変形センサに加えた基準実測圧力、測定実測圧力は、共に７０ｍｍＨｇである。このため、本来、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、測定実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、は等しくなるはずである。
【００９６】
表１、図７に示すように、実施例１−１、１−３、２−１、２−３については、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力により、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力に対して、１回目〜５回目の測定時の検出圧力は、概ね上昇した。また、時間の経過と共に、概して検出圧力の上昇率が小さくなった。すなわち、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力よりも、１〜５回目の測定時に加えた２０ｍｍＨｇの測定実測圧力が小さい場合は、初期実測圧力による歪みの影響が、測定時に残りやすいことが判った。また、時間の経過と共に、初期実測圧力による歪みの影響が小さくなることが判った。
【００９７】
このことから、遅期の検出時の検出値（１〜５回目の測定時に加えた２０ｍｍＨｇの測定実測圧力に対応）が、早期の検出時の検出値（４０ｍｍＨｇの初期実測圧力に対応）未満である場合、早期の検出時のセンサ体の歪みによる誤差を小さくするために、遅期の検出時の検出値を補正する必要があることが判った。
【００９８】
これに対して、実施例１−２、２−２については、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加えても、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力に対して、１回目〜５回目の測定時の検出圧力は、あまり変化しなかった。また、時間が経過しても検出圧力の上昇率があまり変化しなかった。すなわち、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力よりも、７０ｍｍＨｇの測定実測圧力が大きい場合は、初期実測圧力による歪みの影響が、測定時に残りにくいことが判った。
【００９９】
このことから、遅期の検出時の検出値（１〜５回目の測定時に加えた７０ｍｍＨｇの測定実測圧力に対応）が、早期の検出時の検出値（４０ｍｍＨｇの初期実測圧力に対応）以上である場合、遅期の検出時の検出値を補正する必要がないことが判った。
【符号の説明】
【０１００】
１：変形センサ、０１Ｘ〜１６Ｘ：表側電極、０１Ｙ〜１６Ｙ：裏側電極、０１ｘ〜１６ｘ：表側配線、０１ｙ〜１６ｙ：裏側配線、２２：センサ体、２３：表側基層、２４：裏側基層、２５：表側絶縁層、２６：裏側絶縁層、４０：表側積層体、４１：裏側積層体、５０：表側配線用コネクタ、５１：裏側配線用コネクタ、Ａ０１０１〜Ａ１６１６：検出部、Ｔ１〜Ｔ１４：時刻、Ｔａ：変形継続時間、Ｔｂ１：経過時間、Ｔｂ２：経過時間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性変形するセンサ体を備える変形センサ、当該変形センサのキャリブレーションに用いられるキャリブレーション方法、当該変形センサのキャリブレーションに用いられるキャリブレーション用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、面圧測定装置のキャリブレーション方法が開示されている。面圧測定装置は、外側導電性線条材と内側導電性条材とを備えている。外側導電性線条材と内側導電性条材との間の電気抵抗は、外部から入力される荷重（面圧）によって変化する。面圧測定装置は、当該電気抵抗から、荷重を検出している。
【０００３】
同文献記載のキャリブレーション方法によると、キャリブレーションの実施を促すトリガーをきっかけに、膨張部材が膨張する。外側導電性線条材は、膨張部材により、内側導電性条材の方向に圧縮される。このため、外側導電性線条材と内側導電性条材との間に擬似的な荷重が加わる。当該荷重を基に圧力算出式が作成される。圧力算出式は、メモリ装置に格納される。なお、メモリ装置に古い圧力算出式が格納されている場合は、圧力算出式が更新される。
【０００４】
同文献記載のキャリブレーション方法によると、面圧測定装置の出荷後であっても、随時、キャリブレーションを行うことができる。このため、メーカーが、キャリブレーションのために、面圧測定装置を回収する必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、センサ体の変形量を基に、所望の検出値（荷重、変形、変位など）を得る変形センサの場合、変形量と検出値とが対応している。例えば、静電容量型の荷重センサの場合、荷重が加わるとセンサ体が圧縮される。つまり、変形量が大きくなる。このため、電極間距離が小さくなる。荷重センサの静電容量Ｃは、誘電率ε、電極面積Ｓ、電極間距離ｄから、下記の式（１）により求められる。
Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ ・・・式（１）
式（１）から、電極間距離ｄが小さくなると、静電容量Ｃが大きくなることが判る。静電容量と荷重（検出値）とは対応している。よって、静電容量の変化から、荷重を検出することができる。
【０００７】
しかしながら、荷重を除いた後において、センサ体は速やかに元の状態に復元しない場合がある。図８に、センサ体の厚さの時系列的な変化の模式図を示す。なお、厚さ１．０が元の状態である。また、復元する際の厚さの時間変化は直線状でない場合がある。
【０００８】
図８に示すように、時刻ｔ１に荷重が加えられると、センサ体は圧縮され、厚さが０．８（元の状態を１００％とする場合の８０％）になる。所定時間経過後の時刻ｔ２に荷重が除かれると、蓄積された弾性復元力により、センサ体は元の状態に復元する。
【０００９】
ここで、図８に点線で示すように、センサ体が速やかに復元すれば、荷重を除いた後の時刻ｔ３に荷重を測定しても、精度よく荷重を検出することができる。しかしながら、図８に実線で示すように、時刻ｔ２まで加えられていた荷重の影響により、センサ体がゆっくりと元の状態に復元する場合がある。このため、時刻ｔ３の時点で、センサ体が未だ元の状態に復元していない場合がある。つまり、センサ体が歪みａ１１を有している状態で、荷重の測定が行われてしまう場合がある。
【００１０】
本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、センサ体の歪みによる誤差を小さくすることが可能な変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記課題を解決するため、本発明の変形センサは、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサであって、前記制御部は、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較部と、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「変形センサ」には、例えば、センサ体の変形量から荷重を測定する荷重センサ、センサ体の変形量から荷重の面方向の分布を測定する面圧分布センサ、センサ体の変形量から変位、変形を測定する変位センサなどが含まれる。
【００１３】
「歪み」には、弾性歪みのみならず塑性歪み（永久歪み、へたり）も含まれる。「検出値」には、最終的な検出値（例えば静電容量型の荷重センサの場合は荷重）のみならず、中間的な検出値（例えば静電容量型の荷重センサの場合は静電容量、静電容量に関連する電気量（電気抵抗、インピーダンス、位相など））も含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００１４】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。すなわち、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向が正方向となる。
【００１５】
本発明者は、時系列的に前後する二回の検出時の検出値の大小関係に着目した。以下、本発明の変形センサが、静電容量型の荷重センサである場合を例に挙げて説明する。荷重を加えると、センサ体は圧縮される。一方、荷重を除くと、センサ体は元の状態に復元する。
【００１６】
図８の歪みａ１１のように、遅期（例えば時刻ｔ３）の検出時において、早期（例えば時刻ｔ２）の検出時に加えられた荷重による歪みａ１１が、未だ残っている場合がある。
【００１７】
遅期の検出時に加えられた荷重が、早期の検出時に加えられた荷重以上の場合、センサ体の圧縮量（歪み）は、（遅期の圧縮量ａ１３≧早期の圧縮量ａ１０）となる。このため、たとえ早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１がセンサ体に残っていても、遅期の検出時に加えられた荷重に応じて、さらにセンサ体は圧縮されることになる。すなわち、早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１が残っているかいないかに因らず、センサ体は、遅期に加えられた荷重に対応する圧縮量ａ１３だけ圧縮される。このため、遅期の検出時の検出値を補正する必要はない。
【００１８】
これに対して、遅期の検出時に加えられた荷重が、早期の検出時に加えられた荷重未満の場合、センサ体の圧縮量は、（遅期の圧縮量ａ１４＜早期の圧縮量ａ１０）となる。しかしながら、センサ体には、早期の圧縮量に起因する歪みａ１１が残っている。このため、実際の圧縮量ａ１４ではなく、早期の圧縮量ａ１０に起因する歪みａ１１が、遅期の圧縮量として、検出されてしまう。したがって、電極間距離が小さく見積もられてしまう。言い換えると、静電容量が大きく見積もられてしまう。すなわち、実際に加えられた荷重に対して、圧縮量を基に変形センサが検出する荷重が、大きく見積もられてしまう。
【００１９】
このように、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値≧早期の検出値）の場合、検出値に誤差が含まれるおそれが小さい。このため、検出値を補正する必要性は小さい。一方、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値＜早期の検出値）の場合、検出値に誤差が含まれるおそれが大きい。このため、検出値を補正する必要がある。本発明の変形センサは、上記検出特性に着目して完成されたものである。
【００２０】
本発明の変形センサによると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２１】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、早期の検出時はＮ（Ｎは２以上の自然数）−１回目の検出時であって、遅期の検出時はＮ回目の検出時である構成とする方がよい。Ｎ回目の検出時の検出値には、Ｎ−１回目の検出時のセンサ体の歪みの影響が、最も発生しやすい。この点、本構成によると、当該歪みによる誤差を小さくすることができる。
【００２２】
（１−２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、前記補正部は、該変形継続時間を考慮して、前記遅期の検出時の前記検出値を補正する構成とする方がよい。本構成によると、さらに変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２３】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記センサ体の前記変形量に関連する電気量は、該センサ体から前記制御部に、所定の頻度で自動的に伝送される構成とする方がよい。
【００２４】
本構成によると、自動的にサンプリングされる電気量を基に、検出値比較部は、前後する二つの検出値を比較することができる。また、補正部は、検出値の比較の結果に応じて、適宜、検出値を補正することができる。つまり、本構成によると、自動的にキャリブレーションを行うことができる。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、キャリブレーション用に、何らかのトリガーを設定する必要がない。
【００２５】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、該早期の検出時から前記遅期の検出時までの経過時間を考慮して、該遅期の検出時の前記検出値を補正する構成とする方がよい。
【００２６】
変形継続時間が終了すると、当該変形継続時間中の変形量に起因する歪みは、時間が経つに連れて徐々に小さくなる。この点、本構成によると、変形継続時間の終了時（＝早期の検出時）から遅期の検出時までの経過時間を考慮して、検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００２７】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記検出値比較部は、予め設定されたキャリブレーションデータを用いて、二つの該検出値を、各々、算出する構成とする方がよい。
【００２８】
本構成によると、複数の検出時において、キャリブレーションデータが共用化されている。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、圧力算出式が随時更新される場合と比較して、検出値の算出が簡単になる。
【００２９】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記センサ体は、エラストマー製である構成とする方がよい。物性により弾性を発現するエラストマー（発泡体を含む）は、形状、構造により弾性を発現するスプリング、伸縮性を有する布（スプリング、布は、請求項１の「センサ体」に含まれる。）などと比較して、塑性歪みが残りやすい。このため、変形センサの測定精度が低下しやすい。この点、本発明の変形センサによると、センサ体がエラストマー製の場合であっても、測定精度を向上させることができる。
【００３０】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ体の表側に配置される表側電極と、該センサ体の裏側に配置される裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重複する部分に配置される検出部と、を備え、外部から入力される荷重により該表側電極と該裏側電極との間の電極間距離が変化し静電容量が変化することを利用して、該荷重の変化を検出する構成とする方がよい。本構成は、本発明の変形センサを静電容量型の荷重センサ、面圧分布センサとして用いるものである。本構成によると、荷重の測定精度を向上させることができる。
【００３１】
（６−１）好ましくは、上記（６）の構成において、前記検出部は複数配置されており、前記制御部は、検出部ごとに前記検出値を補正する構成とする方がよい。本構成は、本発明の変形センサを静電容量型の面圧分布センサとして用いるものである。検出部が複数配置されている場合、検出頻度が高い検出部と検出頻度が低い検出部とでは、センサ体のへたり具合が異なる。このため、複数の検出部間の測定精度のばらつきが大きくなりやすい。この点、本構成によると、前記制御部は、検出部ごとに前記検出値を補正する。このため、複数の検出部間の測定精度のばらつきを小さくすることができる。
【００３２】
（７）上記課題を解決するため、本発明のキャリブレーション方法は、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション方法であって、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較ステップと、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正ステップと、を有することを特徴とする。
【００３３】
上記（１）に記載したように、「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「歪み」には、弾性歪み、塑性歪みが含まれる。「検出値」には、最終的な検出値、中間的な検出値が含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００３４】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。
【００３５】
本発明のキャリブレーション方法によると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【００３６】
（８）上記課題を解決するため、本発明のキャリブレーション用プログラムは、弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション用プログラムであって、所定のコンピューターを、時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較手段、前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正手段、として機能させることを特徴とする。
【００３７】
上記（１）に記載したように、「変形センサ」とは、センサ体の変形量を基に所望の検出値を得るセンサをいう。「歪み」には、弾性歪み、塑性歪みが含まれる。「検出値」には、最終的な検出値、中間的な検出値が含まれる。「時系列的に前後する」には、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続する場合のみならず、早期の検出時と遅期の検出時とが時系列的に連続しない場合も含まれる。
【００３８】
「センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の検出値の変化方向」とは、例えば、静電容量型のセンサの場合、静電容量が増加する方向をいう。また、抵抗増加型のセンサの場合、電気抵抗が増加する方向をいう。また、抵抗減少型のセンサの場合、電気抵抗が減少する方向をいう。
【００３９】
本発明のキャリブレーション用プログラムによると、早期の検出時のセンサ体の歪みにより、遅期の検出時の検出値に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の検出値を補正することができる。このため、変形センサの測定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、センサ体の歪みによる誤差を小さくすることが可能な変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の変形センサの一実施形態である変形センサの上面透過図である。
【図２】同変形センサの表側積層体の上面図である。
【図３】同変形センサの裏側積層体の上面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】本発明のキャリブレーション方法の一実施形態であるキャリブレーション方法の模式図である。
【図６】同キャリブレーション方法に用いられる補正テーブルの模式図である。
【図７】センサ体に対して行った歪み回復実験の実験結果を示すグラフである。
【図８】センサ体の厚さの時系列的な変化の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの実施の形態について説明する。
【００４３】
＜変形センサの構成＞
まず、本実施形態の変形センサの構成について説明する。本実施形態の変形センサは、静電容量型の面圧分布センサである。図１に、本実施形態の変形センサの上面透過図を示す。図１においては、裏側電極を細線で示す。また、検出部にハッチングを施して示す。図２に、同変形センサの表側積層体の上面図を示す。図３に、同変形センサの裏側積層体の上面図を示す。なお、図３においては、裏側絶縁層を省略して示す。図４に、図１のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。なお、図４においては、上下方向の厚さを強調して示す。図１〜図４に示すように、本実施形態の変形センサ１は、表側積層体４０と、裏側積層体４１と、センサ体２２と、制御部（図略）と、を備えている。
【００４４】
［表側積層体４０］
表側積層体４０は、表側基層２３と、表側絶縁層２５と、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、表側配線０１ｘ〜１６ｘと、表側配線用コネクタ５０と、を備えている。表側基層２３は、ウレタンゴム製であって、平板状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基層２３の下面に、合計１６本配置されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、表側基層２３の下面に、印刷されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、帯状を呈している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、各々、左右方向に延在している。表側電極０１Ｘ〜１６Ｘは、前後方向に、所定間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００４５】
表側配線用コネクタ５０は、表側基層２３の左後隅に配置されている。表側配線用コネクタ５０は、図示しない電気回路に接続されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基層２３の下面に、合計１６本配置されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、表側基層２３の下面に、印刷されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、ポリウレタンと銀粒子とを含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、線状を呈している。表側配線０１ｘ〜１６ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、表側配線用コネクタ５０と、を接続している。
【００４６】
表側絶縁層２５は、アクリルゴムを含んで形成されている。表側絶縁層２５は、薄膜状を呈している。表側絶縁層２５は、表側配線０１ｘ〜１６ｘの下面、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの下面、表側基層２３の下面に印刷されている。
【００４７】
［裏側積層体４１］
裏側積層体４１は、裏側基層２４と、裏側絶縁層２６と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、裏側配線用コネクタ５１と、を備えている。裏側基層２４、裏側絶縁層２６、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙ、裏側配線用コネクタ５１の材質、構成は、上記表側基層２３、表側絶縁層２５、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘ、表側配線０１ｘ〜１６ｘ、表側配線用コネクタ５０の材質、構成と同様である。図４に示すように、裏側積層体４１を構成する各層の積層順序は、表側積層体４０を構成する各層の積層順序と、上下対称である。図１に示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘおよび裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの中心を回転中心として、裏側積層体４１は、表側積層体４０に対して、水平面内において、時計回りに略９０°回転して配置されている。このため、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとは、略直交している。
【００４８】
［センサ体２２］
センサ体２２は、ウレタンフォーム製である。ウレタンフォームは、本発明の「エラストマー」の概念に含まれる。センサ体２２は、表側積層体４０と裏側積層体４１との間に介装されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、図１にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとが上下方向（表裏方向）に交差する部分に配置されている。
【００４９】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの上二桁の数字に対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの上二桁の数字に対応している。
【００５０】
検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、各々、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、センサ体２２の一部と、を備えている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、合計２５６個（＝１６個×１６個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６は、センサ体２２の略全体に亘って、略等間隔に配置されている。
【００５１】
［制御部］
制御部は、電源回路と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えている。制御部は、本発明の「コンピューター」の概念に含まれる。ＣＰＵは、本発明の「検出値比較部」、「補正部」の概念に含まれる。
【００５２】
制御部は、表側配線用コネクタ５０、裏側配線用コネクタ５１に電気的に接続されている。電源回路は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に、正弦波状の交流電圧を印加する。具体的には、あたかも走査するように、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとの間に、順番に交流電圧を印加する。ＲＡＭには、所定のタイミングで、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６から、インピーダンス、位相が入力される。インピーダンス、位相は、ＲＡＭに一時的に格納される。
【００５３】
ＲＯＭには、予め、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量と、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の変形量つまり面圧（荷重）と、の対応を示す検量線が格納されている。検量線は、本発明の「キャリブレーションデータ」に含まれる。また、補正テーブルが格納されている。また、本実施形態のキャリブレーション用プログラムが格納されている。
【００５４】
ＣＰＵは、ＲＡＭに格納されたインピーダンス、位相を基に、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の静電容量を算出する。そして、ＲＯＭに格納された検量線により、静電容量から、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６各々の面圧を算出する。また、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６全体の面圧分布を算出する。
【００５５】
＜キャリブレーション方法＞
次に、本実施形態のキャリブレーション方法について説明する。キャリブレーション方法は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６の各々に対して、個別に実行される。また、キャリブレーション方法は、ＲＯＭに格納されたキャリブレーション用プログラムにより実行される。
【００５６】
本実施形態のキャリブレーション方法は、検出値比較ステップと、補正ステップと、を有している。図５に、本実施形態のキャリブレーション方法の模式図を示す。なお、変形センサに実際に加えられる面圧を面圧実測値という。また、制御部により算出される面圧を面圧検出値という。面圧検出値は、本発明の「検出値」の概念に含まれる。また、厚さ１．０が元の状態である。また、復元する際の厚さ、面圧検出値の時間変化は、直線状でない場合がある。
【００５７】
図５に示すように、変形センサ１の任意の検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に加えられる面圧実測値は、Ｆ０（無負荷）→Ｆ２０→Ｆ３０→Ｆ１０→Ｆ０の順に変化する。なお、面圧実測値の大小関係は、Ｆ０＜Ｆ１０＜Ｆ２０＜Ｆ３０となっている。これに対応して、変形センサ１のセンサ体２２の厚さは、面圧実測値Ｆ０の状態を１．０として、１．０（Ｆ０）→０．８（Ｆ２０）→０．７（Ｆ３０）→０．９（Ｆ１０）→１．０（Ｆ０）の順に変化する。すなわち、面圧実測値が大きくなるのに従ってセンサ体２２は圧縮される。このため、面圧実測値が大きくなるのに従ってセンサ体２２の厚さは薄くなる。
【００５８】
面圧実測値と厚さとを比較すると、面圧実測値が大きくなる場合（例えば、時刻Ｔ１→時刻Ｔ２）、厚さは、面圧実測値の変化速度と略同じ変化速度で、速やかに薄くなることが判る。その理由は、荷重物（図略）により押圧されて、センサ体２２が圧縮されるからである。
【００５９】
これに対して、面圧実測値が小さくなる場合（例えば、時刻Ｔ８→時刻Ｔ９）、厚さは、面圧実測値の変化速度よりも遅い変化速度で、厚くなることが判る。その理由は、センサ体２２自身に蓄積された弾性復元力により、センサ体２２が伸張するからである。
【００６０】
［検出値比較ステップ］
本ステップにおいては、ＣＰＵが、時系列的に前後する、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）−１回目の検出時の面圧検出値と、Ｎ回目の検出時の面圧検出値と、を比較する。面圧検出値の検出は、時刻Ｔ１〜Ｔ１４の際に行われる。なお、各検出時の面圧検出値は、ＲＯＭに格納された検量線により算出される。
【００６１】
［補正ステップ］
本ステップにおいては、ＣＰＵが、所定の場合に面圧検出値の補正を行う。二つの面圧検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値以上である場合は、ＣＰＵは、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正しない。例えば、時刻Ｔ２の検出時の面圧検出値Ｆ２０は、時刻Ｔ１の検出時の面圧検出値Ｆ０よりも大きい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０を補正しない。また、時刻Ｔ３の検出時の面圧検出値Ｆ２０は、時刻Ｔ２の検出時の面圧検出値Ｆ２０と等しい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ３の面圧検出値Ｆ２０を補正しない。このような状態は、時刻Ｔ１〜Ｔ８（つまりＮ＝８）まで続く。
【００６２】
これに対して、二つの検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値未満である場合は、ＣＰＵは、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正する。
【００６３】
図６に、本実施形態のキャリブレーション方法に用いられる補正テーブルの模式図を示す。図６中、補正量−ＬＬ、−Ｌ、−Ｍ、−Ｓ、−ＳＳの大小関係は、−ＬＬ＜−Ｌ＜−Ｍ＜−Ｓ＜−ＳＳとなっている。補正テーブルは、ＲＯＭに格納されている。補正テーブルは、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６に対応して、合計２５６個用意されている。図６に示すように、面圧検出値が大きいほど、補正量の絶対値が大きくなる。また、負荷レベルが大きいほど、補正量の絶対値が大きくなる。
【００６４】
ここで、負荷レベルとは、時刻Ｔ８までのセンサ体２２の圧縮量０．３（＝１−０．７）が継続した変形継続時間Ｔａ（＝時刻Ｔ６〜時刻Ｔ８間）、変形継続時間Ｔａにおける面圧検出値Ｆ３０、変形継続時間Ｔａが終了した時刻Ｔ８から所定の検出時の時刻（例えば時刻Ｔ９、Ｔ１０）までの経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２などを基に算出される、負荷に関するパラメータである。
【００６５】
例えば、時刻Ｔ９の検出時の面圧検出値Ｆ２３は、時刻Ｔ８の検出時の面圧検出値Ｆ３０よりも小さい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３を補正する。すなわち、図５に点線で示すように、時刻Ｔ９の面圧実測値Ｆ１０に対応するセンサ体２２の厚さは、本来０．９である。しかしながら、変形継続時間Ｔａの面圧実測値Ｆ３０により、経過時間Ｔｂ１（＝時刻Ｔ８〜時刻Ｔ９間）後の時刻Ｔ９において、センサ体２２には未だ歪みａ１が残っている。このため、センサ体２２の厚さは、０．９よりも薄くなっている。したがって、面圧実測値Ｆ１０に対して、面圧検出値Ｆ２３は、大きく見積もられている。よって、補正する必要がある。
【００６６】
ＣＰＵは、図６に示す補正テーブルをＲＯＭから読み込んで、面圧検出値Ｆ２３を補正する。面圧検出値Ｆ２３は、Ｆ２０以上Ｆ３０未満の範囲に含まれている。このため、例えば、負荷レベルが３の場合、補正量＝−ＬＬが面圧検出値Ｆ２３に加算される。すなわち、補正後の面圧検出値ｆ２３＝Ｆ２３−ＬＬとなる。補正後の面圧検出値ｆ２３は、補正前の面圧検出値Ｆ２３よりも、補正量＝−ＬＬだけ小さくなる。このため、補正後の面圧検出値ｆ２３は、補正前の面圧検出値Ｆ２３よりも、面圧実測値Ｆ１０に近くなる。
【００６７】
また、時刻Ｔ１０の検出時の面圧検出値Ｆ１２は、時刻Ｔ９の検出時の面圧検出値Ｆ２３よりも小さい。このため、ＣＰＵは、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３同様に、時刻Ｔ１０の面圧検出値Ｆ１２を補正する。
【００６８】
すなわち、図５に点線で示すように、時刻Ｔ１０の面圧実測値Ｆ１０に対応するセンサ体２２の厚さは、本来０．９である。しかしながら、変形継続時間Ｔａの面圧実測値Ｆ３０により、経過時間Ｔｂ２（＝時刻Ｔ８〜時刻Ｔ１０間）後の時刻Ｔ１０において、センサ体２２には未だ歪みａ２が残っている。このため、センサ体２２の厚さは、０．９よりも薄くなっている。したがって、面圧実測値Ｆ１０に対して、面圧検出値Ｆ１２は、大きく見積もられている。よって、補正する必要がある。
【００６９】
ＣＰＵは、図６に示す補正テーブルをＲＯＭから読み込んで、面圧検出値Ｆ１２を補正する。面圧検出値Ｆ１２は、Ｆ１０以上Ｆ２０未満の範囲に含まれている。このため、例えば、負荷レベルが１の場合、補正量＝−Ｓが面圧検出値Ｆ１２に加算される。すなわち、補正後の面圧検出値ｆ１２＝Ｆ１２−Ｓとなる。補正後の面圧検出値ｆ１２は、補正前の面圧検出値Ｆ１２よりも、補正量＝−Ｓだけ小さくなる。このため、補正後の面圧検出値ｆ１２は、補正前の面圧検出値Ｆ１２よりも、面圧実測値Ｆ１０に近くなる。
【００７０】
このように、本ステップにおいては、二つの検出値の比較の結果、Ｎ回目の検出時の面圧検出値が、Ｎ−１回目の検出時の面圧検出値未満である場合、ＣＰＵが、Ｎ回目の検出時の面圧検出値を補正する。
【００７１】
＜作用効果＞
次に、本実施形態の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの作用効果について説明する。時系列的に前後する２回の検出時の面圧検出値の大小関係が、（遅期の面圧検出値＞早期の面圧検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０＞時刻Ｔ１の面圧検出値Ｆ０の場合）、または（遅期の面圧検出値＝早期の面圧検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ３の面圧検出値Ｆ２０＝時刻Ｔ２の面圧検出値Ｆ２０の場合）、面圧検出値に誤差が含まれるおそれが小さい。このため、面圧検出値を補正する必要性は小さい。一方、時系列的に前後する２回の検出時の検出値の大小関係が、（遅期の検出値＜早期の検出値）の場合（例えば、図５に示す、時刻Ｔ９の面圧検出値Ｆ２３＜時刻Ｔ８の面圧検出値Ｆ３０の場合）、面圧検出値Ｆ２３に誤差が含まれるおそれが大きい。このため、面圧検出値Ｆ２３を補正する必要がある。
【００７２】
本実施形態によると、早期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ８）のセンサ体２２の歪みにより、遅期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３に誤差が含まれるおそれが大きい場合、遅期の検出時の面圧検出値Ｆ２３を補正することができる。このため、変形センサ１の測定精度を向上させることができる。
【００７３】
また、Ｎ回目の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３には、Ｎ−１回目の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ８）のセンサ体２２の歪みの影響が、最も発生しやすい。この点、本実施形態によると、当該歪みによる誤差を小さくすることができる。
【００７４】
また、本実施形態によると、図６に示す補正テーブルの負荷レベルには、変形継続時間Ｔａ、変形継続時間Ｔａにおける面圧検出値Ｆ３０、経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２が反映されている。すなわち、ＣＰＵは、変形継続時間Ｔａ、面圧検出値Ｆ３０、経過時間Ｔｂ１、Ｔｂ２を考慮して、遅期の検出時（例えば、図５に示す時刻Ｔ９）の面圧検出値Ｆ２３を補正している。このため、センサ体２２の復元状況を考慮して、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正することができる。したがって、変形センサ１の測定精度を向上させることができる。
【００７５】
また、本実施形態によると、ＲＡＭには、所定のタイミングで、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６から、インピーダンス、位相が自動的に入力される。このため、自動的にキャリブレーションを行うことができる。したがって、特許文献１のキャリブレーション方法のように、キャリブレーション用に、何らかのトリガーを設定する必要がない。
【００７６】
また、本実施形態によると、全検出時（時刻Ｔ１〜Ｔ１４）において、検量線が共用化されている。このため、特許文献１のキャリブレーション方法のように、圧力算出式が随時更新される場合と比較して、検出値の算出が簡単になる。
【００７７】
また、センサ体２２は、ウレタンフォーム製である。すなわち、エラストマー製である。このため、塑性歪みが残りやすい。この点、本実施形態によると、センサ体２２がエラストマー製の場合であっても、測定精度を向上させることができる。
【００７８】
また、センサ体２２のへたり具合は、全面的に一様ではない。よく荷重が加えられる部分（例えば中央部）は、あまり荷重が加えられない部分（例えば周縁部）よりも、センサ体２２がへたりやすい。このため、全ての検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６を一律に補正しても、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間の測定精度のばらつきを小さくすることは困難である。この点、本実施形態によると、制御部は、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６ごとに、個別に検出値を補正している。このため、検出部Ａ０１０１〜Ａ１６１６間の測定精度のばらつきを小さくすることができる。
【００７９】
＜その他＞
以上、本発明の変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラムの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００８０】
例えば、上記実施形態においては、変形センサ１の制御部によりキャリブレーションを行ったが、変形センサ１とは別体のキャリブレーション装置によりキャリブレーションを行ってもよい。
【００８１】
上記実施形態においては、静電容量型のセンサとして本発明の変形センサを具現化したが、抵抗変化型のセンサとして本発明の変形センサを具現化してもよい。すなわち、本発明の変形センサを、変形量が大きくなるのに従って抵抗が増加する抵抗増加型のセンサや、変形量が大きくなるのに従って抵抗が減少する抵抗減少型のセンサとして、具現化してもよい。また、センサ体２２の変形量から変位、変形を測定する変位センサとして、本発明の変形センサを具現化してもよい。
【００８２】
上記実施形態においては、図６に示す補正テーブルにより、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正したが、検量線を更新することにより、面圧検出値Ｆ２３、Ｆ１２を補正してもよい。上記実施形態においては、時刻Ｔ１〜Ｔ１４に面圧の検出を行ったが、検出回数、検出頻度は特に限定しない。上記実施形態においては、センサ体２２の弾性歪みによる誤差を小さくしたが、塑性歪みによる誤差を小さくしてもよい。
【００８３】
上記実施形態においては、センサ体２２をウレタンフォーム製としたが、他のエラストマーの発泡体製としてもよい。また、他のエラストマー製としてもよい。また、伸縮性を有する布製としてもよい。エラストマーを用いる場合、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムから選ばれる一種以上を含んでいてもよい。こうすると、センサ体２２の比誘電率が高くなる。このため、静電容量を大きくすることができる。布を用いる場合、天然繊維、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース系繊維、ポリウレタンから選ばれる一種以上を含む繊維から形成されている方がよい。具体的には、東レ（株）製の「プログレスキン」、「トリンティ（登録商標）」、「Ｃ１００」等を用いることができる。また、セーレン（株）製「ＦＨ１３−５０」等、予め表面に被覆処理が施された伸縮布を使用してもよい。布は、伸縮性を有するものであれば、織布、編み布、不織布のいずれであってもよい。
【００８４】
また、表側電極０１Ｘ〜１６Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、の間に、多数のエラストマー製の柱や、多数のスプリングを介装することにより、センサ体２２を作製してもよい。変形センサ１の製造方法は特に限定しない。基層に電極、配線を、順に印刷してもよい。印刷法としては、スクリーン印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷、リソグラフィー、ディスペンサー等を用いてもよい。また、まず、基層、電極、センサ体などの各部材を各々成形し、次に各部材を接着してもよい。
【実施例】
【００８５】
以下、静電容量型の変形センサ（感圧センサ）に対して行った歪み回復実験について説明する。実施例１−１〜１−３については、同じ変形センサを用いた。また、実施例２−１〜２−３については、同じ変形センサを用いた。実施例１−１〜１−３、２−１〜２−３の六つの変形センサのセンサ体は、いずれもウレタンフォーム製である。なお、変形センサに実際に加えられる圧力を実測圧力と表現する。また、制御部により算出される圧力を検出圧力という。
【００８６】
［実施例１−１］
実施例１−１の歪み回復実験の実験方法について説明する。まず、２０ｍｍＨｇ（＝約２．７ｋＰａ ＜４０ｍｍＨｇ）の基準実測圧力を、変形センサに加えた。次に、変形センサの検出圧力を測定した。それから、変形センサから基準実測圧力を除いた。次に、４０ｍｍＨｇ（＝約５．３ｋＰａ）の初期実測圧力を、１時間だけ、変形センサに加えた。それから、変形センサから初期実測圧力を除いた。
【００８７】
１回目の測定は、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を除いた後、直ちに行った。まず、２０ｍｍＨｇの測定実測圧力を変形センサに加えた。次に、変形センサの検出圧力、および上昇率を算出した。それから、変形センサから測定実測圧力を除いた。まず４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加え、次に２０ｍｍＨｇの測定実測圧力を加えたのは、（遅期の圧縮量＜早期の圧縮量）という状態を擬似的に作り出すためである。
【００８８】
なお、変形センサの検出圧力の上昇率Ｚは、基準となる変形センサの検出圧力Ｚ０（２０ｍｍＨｇの基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力）、測定時の変形センサの検出圧力Ｚ１から、下記の式（２）により求めた。
Ｚ＝（（Ｚ１−Ｚ０）／Ｚ０）×１００ ・・・式（２）
２回目の測定は初期実測圧力を除いてから１時間経過後に、３回目の測定は初期実測圧力を除いてから２時間経過後に、４回目の測定は初期実測圧力を除いてから３時間経過後に、５回目の測定は初期実測圧力を除いてから２４時間経過後に、それぞれ行った。２回目〜５回目の測定方法は、１回目の測定方法と同様である。
【００８９】
［実施例１−２］
実施例１−２の実験方法と、実施例１−１の実験方法と、の相違点は、１回目〜５回目の測定の際に加える測定実測圧力が、２０ｍｍＨｇではなく、７０ｍｍＨｇ（＝約９．３ｋＰａ ＞４０ｍｍＨｇ）である点である。また、基準実測圧力が、２０ｍｍＨｇではなく、７０ｍｍＨｇである点である。その他の条件は、実施例１−１の実験方法と同様である。まず４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加え、次に７０ｍｍＨｇの測定実測圧力を加えたのは、（遅期の圧縮量＞早期の圧縮量）という状態を擬似的に作り出すためである。
【００９０】
［実施例１−３］
実施例１−３の実験方法と、実施例１−１の実験方法と、の相違点は、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を変形センサに加えた時間が、１時間ではなく、２時間である点である。他の条件は、実施例１−１の実験方法と同様である。
【００９１】
［実施例２−１〜２−３］
実施例２−１の実験方法は実施例１−１の実験方法と、実施例２−２の実験方法は実施例１−２の実験方法と、実施例２−３の実験方法は実施例１−３の実験方法と、各々同様である。
【００９２】
実験結果を表１、図７に示す。
【表１】
【００９３】
表１、図７中、「基準」とは、基準実測圧力が加えられる時をいう。「１回目〜５回目」とは、圧力の測定時をいう。図７における、「基準」と「１回目」との間に、初期実測圧力が加えられる。
【００９４】
実施例１−１、１−３、２−１、２−３の場合、変形センサに加えた基準実測圧力、測定実測圧力は、共に２０ｍｍＨｇである。このため、本来、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、測定実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、は等しくなるはずである。
【００９５】
同様に、実施例１−２、２−２の場合、変形センサに加えた基準実測圧力、測定実測圧力は、共に７０ｍｍＨｇである。このため、本来、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、測定実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力と、は等しくなるはずである。
【００９６】
表１、図７に示すように、実施例１−１、１−３、２−１、２−３については、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力により、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力に対して、１回目〜５回目の測定時の検出圧力は、概ね上昇した。また、時間の経過と共に、概して検出圧力の上昇率が小さくなった。すなわち、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力よりも、１〜５回目の測定時に加えた２０ｍｍＨｇの測定実測圧力が小さい場合は、初期実測圧力による歪みの影響が、測定時に残りやすいことが判った。また、時間の経過と共に、初期実測圧力による歪みの影響が小さくなることが判った。
【００９７】
このことから、遅期の検出時の検出値（１〜５回目の測定時に加えた２０ｍｍＨｇの測定実測圧力に対応）が、早期の検出時の検出値（４０ｍｍＨｇの初期実測圧力に対応）未満である場合、早期の検出時のセンサ体の歪みによる誤差を小さくするために、遅期の検出時の検出値を補正する必要があることが判った。
【００９８】
これに対して、実施例１−２、２−２については、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力を加えても、基準実測圧力を加えた際の変形センサの検出圧力に対して、１回目〜５回目の測定時の検出圧力は、あまり変化しなかった。また、時間が経過しても検出圧力の上昇率があまり変化しなかった。すなわち、４０ｍｍＨｇの初期実測圧力よりも、７０ｍｍＨｇの測定実測圧力が大きい場合は、初期実測圧力による歪みの影響が、測定時に残りにくいことが判った。
【００９９】
このことから、遅期の検出時の検出値（１〜５回目の測定時に加えた７０ｍｍＨｇの測定実測圧力に対応）が、早期の検出時の検出値（４０ｍｍＨｇの初期実測圧力に対応）以上である場合、遅期の検出時の検出値を補正する必要がないことが判った。
【符号の説明】
【０１００】
１：変形センサ、０１Ｘ〜１６Ｘ：表側電極、０１Ｙ〜１６Ｙ：裏側電極、０１ｘ〜１６ｘ：表側配線、０１ｙ〜１６ｙ：裏側配線、２２：センサ体、２３：表側基層、２４：裏側基層、２５：表側絶縁層、２６：裏側絶縁層、４０：表側積層体、４１：裏側積層体、５０：表側配線用コネクタ、５１：裏側配線用コネクタ、Ａ０１０１〜Ａ１６１６：検出部、Ｔ１〜Ｔ１４：時刻、Ｔａ：変形継続時間、Ｔｂ１：経過時間、Ｔｂ２：経過時間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサであって、
前記制御部は、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較部と、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正部と、
を有することを特徴とする変形センサ。
【請求項２】
前記センサ体の前記変形量に関連する電気量は、該センサ体から前記制御部に、所定の頻度で自動的に伝送される請求項１に記載の変形センサ。
【請求項３】
前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、
該早期の検出時から前記遅期の検出時までの経過時間を考慮して、該遅期の検出時の前記検出値を補正する請求項１または請求項２に記載の変形センサ。
【請求項４】
前記検出値比較部は、予め設定されたキャリブレーションデータを用いて、二つの該検出値を、各々、算出する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項５】
前記センサ体は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項６】
前記センサ体の表側に配置される表側電極と、該センサ体の裏側に配置される裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重複する部分に配置される検出部と、を備え、外部から入力される荷重により該表側電極と該裏側電極との間の電極間距離が変化し静電容量が変化することを利用して、該荷重の変化を検出する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項７】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション方法であって、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較ステップと、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正ステップと、
を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項８】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション用プログラムであって、
所定のコンピューターを、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較手段、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正手段、
として機能させることを特徴とするキャリブレーション用プログラム。
【請求項１】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサであって、
前記制御部は、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較部と、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正部と、
を有することを特徴とする変形センサ。
【請求項２】
前記センサ体の前記変形量に関連する電気量は、該センサ体から前記制御部に、所定の頻度で自動的に伝送される請求項１に記載の変形センサ。
【請求項３】
前記早期の検出時まで、前記センサ体の前記変形量が略一定の変形継続時間が継続する場合、
該早期の検出時から前記遅期の検出時までの経過時間を考慮して、該遅期の検出時の前記検出値を補正する請求項１または請求項２に記載の変形センサ。
【請求項４】
前記検出値比較部は、予め設定されたキャリブレーションデータを用いて、二つの該検出値を、各々、算出する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項５】
前記センサ体は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項６】
前記センサ体の表側に配置される表側電極と、該センサ体の裏側に配置される裏側電極と、表側または裏側から見て該表側電極と該裏側電極とが重複する部分に配置される検出部と、を備え、外部から入力される荷重により該表側電極と該裏側電極との間の電極間距離が変化し静電容量が変化することを利用して、該荷重の変化を検出する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の変形センサ。
【請求項７】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション方法であって、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較ステップと、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正ステップと、
を有することを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項８】
弾性変形するセンサ体と、該センサ体の変形量に対応する検出値を算出する制御部と、を備える変形センサのキャリブレーション用プログラムであって、
所定のコンピューターを、
時系列的に前後する、早期の検出時の該検出値と、遅期の検出時の該検出値と、を比較する検出値比較手段、
前記センサ体が弾性力を蓄積しながら変形する際の該検出値の変化方向を正方向として、二つの該検出値の比較の結果、該遅期の検出時の該検出値が、該早期の検出時の該検出値未満である場合、該早期の検出時の該センサ体の歪みによる誤差を小さくするために、該遅期の検出時の該検出値を補正する補正手段、
として機能させることを特徴とするキャリブレーション用プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１７８９２（Ｐ２０１２−１１７８９２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６９６１（Ｐ２０１０−２６６９６１）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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