(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングを含む変形センサ・パッケージであって、
前記ハウジングは、基部と、前記基部から伸び前記基部の周りを囲む１つの周壁とを含み、前記基部および周壁は、関連するストリング・ポテンショメータを収容するよう各々が構成されている２つの空洞を画定するものであり、
前記周壁は、それぞれの空洞と前記ハウジングの外側の間に形成された２つの開孔を画定し、
各開孔は、関連するストリング・ポテンショメータの検出ケーブルの可動な検出端部が前記開孔を通って通過するのを可能にするよう構成されているものである、
変形センサ・パッケージ。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記基部および前記周壁を含む第１のハウジング部分と、前記ハウジング内で前記２つの空洞を選択的に包囲する取外し可能なカバーを含む第２のハウジング部分とを含むものである、請求項１に記載の変形センサ・パッケージ。
【請求項３】
さらに、前記ハウジングにおいて画定された前記２つの空洞のそれぞれの１つに配置された第１および第２のストリング・ポテンショメータを含む、請求項１または２に記載の変形センサ・パッケージ。
【請求項４】
ハウジングを含む変形センサ・パッケージであって、
前記ハウジングは、
基部と、前記基部から伸び前記基部の周りを囲む１つの周壁とを含み、
前記基部および周壁は第１の空洞および第２の空洞を画定するものであり、
さらに、前記第１の空洞に配置された、第１の検出ケーブルを有する第１のストリング・ポテンショメータと、
前記第２の空洞に配置された、第２の検出ケーブルを有する第２のストリング・ポテンショメータと、
を含み、
前記周壁は、それぞれの空洞と前記ハウジングの外側の間に形成された２つの開孔を画定し、
前記第１および第２の検出ケーブルの各々の可動な検出端部が前記２つの開孔のそれぞれの１つを通して配置されるものである、
変形センサ・パッケージ。
【請求項５】
前記２つの開孔は、前記第１および第２のストリング・ポテンショメータの前記検出ケーブルが、変形が測定される物体上の共通の取付け点に取り付けられ得るように、大きさが調整され方向付けされているものである、請求項４に記載の変形センサ・パッケージ。
【請求項６】
さらに、前記第１および第２のストリング・ポテンショメータの出力に動作的に接続され、前記物体に作用する力に応答して、前記第１および第２のストリング・ポテンショメータからの出力に基づいて、基準点に関する前記共通の取付け点の変形を決定するためのプロセッサを含み、
前記決定は、前記基準点に関して、線形変形成分および角度変形成分を決定することを含むものである、請求項５に記載の変形センサ・パッケージ。
【請求項７】
変形が測定される前記物体は衝突試験ダミーの人工的リブ部である、請求項５または６に記載の変形センサ・パッケージ。
【請求項８】
少なくとも２次元における１つの基準点に関する物体の変形を測定する方法であって、
１つの基準点に関する所与の距離に第１および第２のポテンショメータを配置し、
前記第１および第２のポテンショメータの可動な検出端部を前記物体上の共通の変形測定位置に取り付け、
前記物体に作用する力に応答して、前記第１および第２のポテンショメータの出力に従って前記基準点に関する前記変形測定位置の変形を決定すること、
を含み、
前記変形測定位置の変形を決定する工程は、前記変形を生じさせる力の作用前に前記基準点に関する前記変形測定位置の配置を決定し、前記変形を生じさせる力の作用後に前記基準点に関する前記変形測定位置の配置を決定することを含むものである、
方法。
【請求項９】
前記第１および第２のポテンショメータが第１および第２のストリング・ポテンショメータを含み、前記第１および第２のストリング・ポテンショメータの可動な検出ケーブルの端部が前記変形測定位置に取り付けられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基準点に関する前記変形測定位置の変形を決定する工程は、前記基準点に関する線形変形成分および角度変形成分を決定することを含むものである、請求項８または９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、一般的には、変形を測定するためのシステムおよび方法に関し、特に、例えば自動車衝突試験の期間における部品（コンポーネント）変形のような、物体の２次元の変形を測定するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
関連出願の参照
本願は、２０１４年１１月４日付け出願の米国特許出願第１４／０７１１３１号、発明の名称“変形センサ・パッケージおよび方法”（DEFORMATION SENSOR PACKAGE AND METHOD）に基づく優先権を主張する。ここでその全ての開示内容を全ての目的のために参照により組み込む。
【背景技術】
【０００３】
多くの適用例には、物体の変形の測定を含めて、動きを測定するための正確で効率的で費用効果の高いシステムが必要である。例えば、自動車安全性試験では、通常、擬人化ダミー（人形）（anthropomorphic dummies）（即ち、“衝突試験用ダミー”（crash test dummies））を用いて、自動車事故の期間中での人間の乗客に対する潜在的な損傷を評価する。これらの試験は、例えば、正面、後方および側面衝突試験を含む。１つの特定の適用例では、国際標準化機構（ＩＳＯ）は、標準衝突試験用ダミー、側面衝突事象における人間の動きおよび応答をより正確に繰り返し模倣するための国際統一側面衝突ダミー（WorldSID）（ワールド・サイド・インパクト・ダミー（World Side Impact Dummy））を開発した。このダミーは、標準的６リブ（６肋骨）構造を含み、側面衝撃試験の期間中での力、加速度および変位（例えば、胸部／リブ部の動き）の正確な測定を提供するように特に設計されている。
【０００４】
この動きおよび変形を測定するよう設計された既存のシステムには、衝突試験の結果として生成される非常の高い加速度での変形を追跡する能力が欠けている。他のソリューション（解決法）は、線形変形と角度（傾斜）変形を別々に計算することによって２次元変形を測定するソリューションを含むものであり、改良された精度を有するが、複雑であり、ひどく高い。このコストは、各ダミーに多数のセンサ（例えば、各リブ部に対して１つのセンサ）が必要となるので、増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３１７９３１号明細書
【発明の開示】
【０００６】
従って、正確で信頼性があってコスト効率の高い変形測定を行うために改良されたシステムおよび方法が望まれる。
【０００７】
発明の概要
本開示の一実施形態において、変形センサ・パッケージが提供される。そのパッケージは、基部（ベース）と、基部から伸びる周壁とを有するハウジングを含んでいる。その基部および周壁は、例えばストリング・ポテンショメータ（string potentiometer）のようなポテンショメータを収容するまたは受け入れるよう各々が構成された２つの隣接の空洞を画定する。周壁は、それぞれの空洞と、ハウジングの外側との間に形成された２つの開孔を画定する。各開孔は、関連するポテンショメータの可動な検出端部がその開孔を通って通過するのを可能にするよう構成されている。
【０００８】
本開示の別の実施形態において、衝突試験ダミーのリブ部（肋骨部）の変形（deformation：歪み）を測定するシステムが提供される。そのシステムは、第１のストリング・ポテンショメータおよび第２のストリング・ポテンショメータを有するセンサ・パッケージを含み、各ポテンショメータは可動な検出ケーブルを含んでいる。そのシステムは、さらに、基準点または参照点から所与の距離にその第１および第２のポテンショメータを位置決めするためのセンサ支持構造体を含んでいる。その第１および第２のポテンショメータの各検出ケーブルは、その自由な端部上で、衝突試験ダミーの所与の部品（例えば、人工的リブ部）上の共通の変形測定位置に取り付けられる。
【０００９】
本開示の別の実施形態において、少なくとも２次元の基準点に関する物体（オブジェクト）の変形を測定する方法が提供される。その方法は、基準点に関する所与の距離に第１および第２のポテンショメータを配置する工程と、第１および第２のポテンショメータの可動な検出端部を物体上の共通の変形測定位置に取付ける工程と、物体に作用した力に応答して、第１および第２のポテンショメータの出力による基準点に関する変形測定位置の変形を測定または決定する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施形態による変形センサ・パッケージの斜視図である。
【図２】図２Ａは、本開示の実施形態によるセンサ・パッケージ・ハウジングの例示的な第１のハウジング部分の上面図である。図２Ｂは、図２Ａの例示的なセンサ・パッケージ・ハウジング部分の断面図である。図２Ｃは、図２Ａの例示的なセンサ・パッケージ・ハウジング部分の第１の斜視図である。図２Ｄは、図２Ａの例示的なセンサ・パッケージ・ハウジング部分の第２の斜視図である。
【図３】図３Ａは、本開示の実施形態によるセンサ・パッケージ・ハウジングの例示的な第２のハウジング部分の第１の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの例示的なセンサ・パッケージ・ハウジング部分の第２の斜視図である。
【図４】図４は、衝突試験ダミーの構成部品リブ部内に設置される、図１のセンサ・パッケージの斜視図である。
【図５】図５は、衝突試験ダミーの構成部品に関して構成されたセンサ・パッケージでの２次元変形を計算するための例示的な方法を示す図である。
【図６】図６は、本開示の実施形態によるセンサ・パッケージを用いて変形を計算する例示的な方法のプロセス・フロー（工程）図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の図および説明は、本発明を良く理解するのに必要な関係する緒要素を示すよう簡単化されており、一方、明確化のために例えばストリング・ポテンショメータのような変換器系のセンサにおいて見出される多数の他の要素が省略されている、と理解すべきである。しかし、そのような要素はこの技術分野では周知であり、本発明をより良く理解することを容易にするものではないので、そのような要素の考察は本明細書では行わない。本明細書での開示内容は、この技術分野の専門家に知られている全てのそのようなバリエーションおよび変形を対象とする。
【００１２】
以下の詳細な説明では、例示として、本発明が実施され得る具体的実施形態を示す図面を参照する。本発明の種々の実施形態は、互いに異なるものであるが、必ずしも互いに排他的なものではない、と理解すべきである。さらに、一実施形態に関連してここで説明する特定の特徴、構造または特性は、本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態において実現されてもよい。さらに、各開示された実施形態における個々の要素の位置および配置構成は、本発明の範囲を逸脱することなく、変形してもよい、と理解すべきである。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈すべきでなく、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ定められ、本発明が権利を有する均等手段の最大範囲と共に適切に解釈される。図面において、同じ番号は、複数の図面を通して同じまたは同様の機能を表す。
【００１３】
衝突試験ダミーの人工的リブ部の変形を測定するための既存のソリューションまたは解決法は、一般的に、単一の軸に沿った直線的な移動または変形を測定するよう構成された線形センサ素子（例えば、光学センサ）を含んでいた。より高度のシステムでは、高価であっても、例えば、変形の任意の角度成分を測定するための回転ポテンショメータのような第２のセンサ素子に、線形センサ素子をピボット式または枢動可能に取り付けることによって、２次元で変形を測定するための手段が設けられる。これらのシステムは、複雑で高価であることに加えて、本開示の各実施形態と比較して、比較的高いインピーダンス、低い線形性、高い電力消費、および不充分な検出分解能を有する。これらのシステムのその低い線形性および不充分な検出分解能は、線形センサ素子（例えば、発光器および受光器）の物理的および電気的な限界から生じる。これらのシステムの高いインピーダンスおよび高い消費電力は、その複雑な内側の光−電変換部品に起因する。本開示の実施形態は、２つのポテンショメータを、単純な抵抗−電気変換部品、および変形を測定する改良された特性を特徴付ける検出素子として使用する。
【００１４】
本開示の実施形態は、改良された変形センサ、センサ・パッケージ、および、少なくとも２次元での変形（deformation：歪み）を計算する関連の方法を含んでいる。一実施形態において、検出センサ・パッケージは、例えば２つのストリング・ポテンショメータまたはケーブル延長トランスデューサのような２つのポテンショメータを保持するよう構成されたセンサ・サポート構造体を含んでいる。この分野の専門家が理解されるように、ストリング・ポテンショメータは、柔軟なストリングまたはケーブルおよびバネ仕掛けのスプールを用いて、線形の位置（配置）および速さを検出し測定するのに使用されるトランスデューサである。より具体的には、ストリング・ポテンショメータは、一般的に、測定用ケーブル（例えば、ステンレス鋼のケーブルまたはワイヤ）、スプール、バネ、および回転センサを含んでいる。ポテンショメータの各々のハウジングの内側では、ケーブルはスプール上に巻き取られ、そのスプールは、ケーブルが巻き取られおよび繰り出されるときに、回転するものである。ケーブルの張力（tension）を維持するために、そのバネは各スプールに結合されている。そのスプールは、回転センサ（例えば、ポテンショメータまたは回転エンコーダ）のシャフト（軸）に結合されてもよい。トランスデューサのケーブルが、引っ張られて、取り付けられる物体（オブジェクト）の動きと共に伸びると、スプールおよびセンサ・シャフトは回転する。回転シャフトは、ケーブルの線形の伸び（伸長）および／または速さに比例する電圧を有する出力電気信号を生成する。
【００１５】
センサ支持構造体は、ポテンショメータの各々を、一方が他方に対して（互いに）および基準点に対して、固定位置に固定または固着するよう構成されている。一実施形態において、センサ支持構造体はハウジングを含み、ポテンショメータは、ハウジング内で、例えば１つ以上のファスナ（固定具、締付け具）によって固定または固着される。ハウジングは、２つの空洞を画定する内側部分を含み、各空洞は、相応に大きさが調整されたポテンショメータを収容しまたは受け入れるよう構成されている。一実施形態において、ハウジングは、その外側壁を貫通して形成された２つの開孔または開口を含んでもよく、その際、各開口は、ポテンショメータの検出端部の位置に対応する（例えば、ストリング・ポテンショメータから伸びるケーブルの位置に対応する）ものである。本明細書で詳しく説明するように、各開孔は、ポテンショメータの検出端部が、ポテンショメータのハウジングおよび／または本体に関して、干渉することなく広い範囲の角度にわたって関節運動しまたは関節結合し（articulated）得るように、大きさが調整される。一実施形態において、ハウジングは、２つの部分または部分コンポーネントで構成され、その各部分は、共に可動に接合されて、ハウジングを形成してもよい。このようにして、各ポテンショメータは、設置され、アクセス（利用）され、各ハウジング部分を分離することによって取り外されてもよい。
【００１６】
図１を概略的に参照すると、本開示の実施形態によるセンサ・パッケージ（容器、筺体）１０が示されている。センサ・パッケージ１０は、２つのポテンショメータがしっかりと確実に取り付けられたセンサ支持構造体を含んでいる。図示された実施形態において、センサ支持構造体は、２つのストリング・ポテンショメータ１４、１４’を保持するよう構成されたハウジング１２として具現化されている。上述のように、ポテンショメータ１４、１４’は、関連するそれぞれの検出ケーブル１５、１５’の伸長（extension：繰り出し）（または収納（retraction：引っ込み））および／または速さを示す電圧を出力するよう動作する。一実施形態において、単なる非限定的な例として、ハウジング１２は、例えばアルミニウム・ハウジングのような金属製ハウジングを含んでいる。ポテンショメータ１４、１４’は、ハウジング１２内に確実に収容される。これが達成されるのは、例えば、ハウジング１２中に開孔１６を通して螺合された（threaded：ネジ切りされた）ファスナ（例えば、位置決めネジ）を介してハウジング１２内にポテンショメータ１４、１４’を固定することによる。図示されているように、ハウジング１２は、ハウジング１２の壁中の検出ケーブル１５、１５’の通過を可能にするように外側壁中に形成されたスロット状開孔１３、１３’を特徴づける。ハウジング１２は、例えば、ハウジング１２中を通過するより多くのファスナ１８の中の１つのファスナを介して設備を試験するよう取り付けられるように構成されてもよい。以下で詳しく説明するように、検出ケーブル１５、１５’の自由端部は、共通の変形測定点または位置にピボット式にまたは枢動可能に取り付けられてもよい。これは、ケーブル１５、１５’の関連のケーブル端部１７、１７’を、例えばネジ山付きボルト１９のような単一のファスナに取付けることによって、達成されてもよい。
【００１７】
図２Ａ〜３Ｂは、図１のハウジング１２の例示的な実施形態を示している。例示された実施形態において、ハウジング１２は、第１と第２のストリング・ポテンショメータを収容するよう構成された第１のまたは主要なハウジング部分２０（図２Ａ〜２Ｄ）を含んでいる。第２のまたは副次的なハウジング部分２２（図３Ａおよび３Ｂ）は、ハウジング部分２０に取外し可能な形態で固定されるよう構成され、ハウジング部分２０を包囲するためのカバーとして実質的に機能してもよい。
【００１８】
図２Ａを概略的に参照すると、主要なハウジング部分２０の上面図が示されている。ハウジング部分２０は、概して、複数のポテンショメータが上に配置され得る基部２１を含んでいる。周壁または周囲壁２３は、基部２１の表面から伸びていてもよく、複数の内側空洞２５を画定する。各空洞２５は、ポテンショメータをしっかりと確実に収容するよう相応に大きさが調整されている。例えば、一実施形態において、各ポテンショメータは、概して円柱状の外形（輪郭）を含み、周壁２３の湾曲した壁部分２４は、ポテンショメータの各々に対して相補的な外形（輪郭）を形成するよう寸法形状が調整されている。周壁２３は、可変な壁厚を有してもよく、例えば、第２のハウジング部分２２を第１のハウジング部分２０に固定するようにファスナに嵌合または係合するための各開孔２９（例えば、ネジ山付き開孔）を収容するようになっていてもよい。図２Ｂは、ハウジング部分２０の断面図を示している。ここで、開孔１６（例えば、ネジ山付き開孔）は、周壁２３の一部中を貫通して形成されている。開孔１６は、例えば位置決めネジ（set screws）のようなファスナが開孔１６を通して周壁２３を貫通するように挿入されまたは螺合され（threaded：ネジ切りされ）、空洞２５内に配置されたポテンショメータの外側に圧力を加えまたはその外側を支承して、ハウジング内のポテンショメータを固定するように、方向付けされてもよい。
【００１９】
図２Ｃおよび２Ｄを参照すると、ハウジング部分２０は、さらに、例えば、一片の試験道具（equipment：装置）または衝突試験ダミーのような所望の位置に、センサ・パッケージ１０を取付けるためのファスナを収容するまたは受け入れるよう構成された開孔２８（例えば、ネジ山のない貫通開孔）を含んでいてもよい。ハウジング部分２０は、さらに、周壁２３中に（例えば、湾曲した壁部分２４の領域に）形成されたスロット状の開口または開孔１３、１３’を含んでいる。以上で説明したように、これらの開孔は、ポテンショメータの検出ストリングまたはケーブルの位置に対応するように方向付けされ、それによって、各ケーブルはハウジングの内側を出ることができる。開孔１３、１３’の幅は、検出ケーブル（例えば、ケーブル１５、１５’）が、ハウジングのいずれの部分にも干渉することなく、ポテンショメータに関する（対する）広い角度範囲にわたって関節運動する（articulate：関節結合する）ように、選択されてもよい。このようにして、センサの機能に干渉することなく、センサ・パッケージ・ハウジングに関する（対する）変形の極端な角度に、対処または適合してもよい。
【００２０】
図３Ａおよび３Ｂを概略的に参照すると、第２のハウジングまたはカバー部分２２が示されている。第２のハウジング部分２２は、それぞれの湾曲した部分（区域）３２、３３を含む、ハウジング部分２０の周壁２３に対応する外形（輪郭）を有する概して平面状の本体３０を含んでいる。複数の開孔３１（例えば、ネジ山のない貫通開孔）が、本体３０を貫通して形成されてもよい。開孔３１は、第１のハウジング部分２０の開孔２９に位置的に対応してもよく、第２のハウジング部分２２が、取外し可能な形態で第１のハウジング部分２０に、例えば複数のファスナ（例えば、ネジ山付きファスナ）によって固定または固着されてもよい。また、第２のハウジング部分（２２）は、所望のようにセンサ・パッケージを取り付けるための第１のハウジング部分２０の複数の開孔２８に対応する複数の開孔２８を含んでいてもよい。
【００２１】
図４は、例えば上述の国際統一側面衝突ダミー（WorldSID）において使用されるような人工的リブ部５０内に設置されたセンサ・パッケージ１０を含む、例示的なセンサ・パッケージ適用例４０を示している。図示されているように、人工的リブ部５０は、基部４２に固定（固着）された概して環（リング）状の要素を含んでいる。センサ・パッケージ１０は、例えば、側面およびオフセット衝撃自動車衝突試験の期間に、少なくとも２次元で、人工的リブ部５０の変形を測定するよう構成されている。図示されているように、センサ・パッケージ１０は人工的リブ部５０内に固定され、センサ・パッケージ１０内に設置された２つのポテンショメータの検出ケーブル１５、１５’は、人工的リブ部５０の下側または内側に、共通の取付け点または変形測定位置５２で接続または連結されている。例示的な実施形態において、検出ケーブル１５、１５’および変形測定位置５２が人工的リブ部５０の厚さを実質的に二等分する（bisect）平面に沿って位置する形態で、センサ・パッケージ１０は人工的リブ部５０内で方向付けされている。センサ・パッケージ１０は、例えば、パッケージ１０のハウジングを貫通して伸びるファスナ１８を介して、基部４２に取り付けられる。センサ・パッケージ１０の各ポテンショメータは、例えば５Ｖ〜１０Ｖの直流電力供給部（図示せず）によって給電されてもよく、リアルタイムで検出ケーブル１５、１５’の各長さを示すそれぞれの電圧信号を出力するよう構成されている。
【００２２】
図５を概略的に参照すると、センサ・パッケージ１０の機能の図的表現６０が示されている。図示されているように、センサ・パッケージ１０は、図４に示されているように人工的リブ部５０内に取り付けられている。ポテンショメータ１４、１４’は、共通の変形測定位置Ｄ（即ち、図４の位置５２）に取り付けられたそれぞれの検出ケーブル１５、１５’（実線で示されている）を含んでいる。位置Ｄは、初期の人工的リブ部の未装填の状態（例えば、衝突試験などの前の設置状態）に対応する。位置ＡおよびＢは、ポテンショメータ１４、１４’および所定の基準点（参照点）または位置Ｅに対するケーブル１５、１５’の方向付けを表す所定の基準点に対応し、また、各ポテンショメータおよびセンサ・パッケージ１０のハウジングの設計に基づく。位置Ａ、ＢおよびＥの各配置は、所与のハウジング設計に関して既知である（即ち、予め定められている）、と理解すべきである。測定位置Ｄの配置は、人工的リブ部５０内にセンサ・パッケージ１０を設置するときに較正プロセスの期間に決定することができる。従って、変形事象（例えば、衝突試験）の前において、位置Ａ、Ｂ、ＤおよびＥの配置は既知である。
【００２３】
位置Ｃは、ダミー・リブ部が、例えば横方向または斜め方向衝撃試験の期間に形成された力の作用下などでの変形事象を経験する間における、変形測定位置Ｄの配置を表す。位置Ｄから位置Ｃまでの移動は、概して図示されたＸＹ平面に沿って生じる、と理解すべきである。センサ・パッケージ１０は、例えば関連のコンピュータ論理（例えば、コンピュータ・ソフトウェア）と共に、参照位置Ｅに対するＸＹ平面におけるこの新しい位置Ｃの座標を測定して計算するよう構成されている。一実施形態において、この計算は、新しい位置Ｃの座標の基準位置Ｅに対する距離および変形角度シータ（theta、θ）を計算するための、三角測量理論を用いたソフトウェアによって達成される。
【００２４】
さらに図５を参照して、測定位置の変形距離および角度シータのリアルタイム計算を行うのに用いられる例示的な方法を以下で説明する。
【００２５】
線ＲおよびＳは、それぞれ検出ケーブル１５、１５’の後変形の長さ（破線）を表す。これらの長さは、各ポテンショメータ１４、１４’に固有の較正データと協働して、ポテンショメータ１４、１４’の各々の出力電圧を測定することによってのみ、決定することができる。
【００２６】
上述のように、座標Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）、およびＥ（Ｘｅ，Ｙｅ）（位置Ａ、ＢおよびＥ）は、装置の設計（例えば、ポテンショメータのハウジングおよび方向付けの設計）に基づいて与えられる。座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ）（位置Ｄ）は、ダミー・リブ部の設定の期間に得ることができる。この情報を、次の関係式に適用すると、座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）（後変形測定位置Ｃ）が得られる。
【００２７】
Ｌは、点ＡとＢの間の距離（次式）を表す。
【数１】
0006524078.tif 000002
【００２８】
Ｋｉは線ＡＢの傾き（次式）を表す。
【数２】
0006524078.tif 000003
【００２９】
次の中間変数を次のように定義する。
【数３】
0006524078.tif 000004
【００３０】
点Ｃの座標は次式によって導出される。
【数４】
0006524078.tif 000005
【００３１】
点ＣとＥの間の距離Ｌｃｅは次式のように計算できる。
【数５】
0006524078.tif 000006
【００３２】
線ＣＥおよび線ＤＥの傾きは次式によって導出される。
【数６】
0006524078.tif 000007
【００３３】
最後に、線ＣＥと線ＤＥの間の角度シータは次式で求められる。
【数７】
0006524078.tif 000008
【００３４】
従って、本開示の実施形態は、第１および第２のポテンショメータの線形測定を、三角測量理論と共に用いて、変形状態にある物体の測定位置の配置をリアルタイムで計算する。上述の計算は、例えばコンピュータのプロセッサによって実行される１組の命令として具現化されてもよい。コンピュータは、動作上、各ポテンショメータの各出力に接続されてもよく、また、既知の位置Ａ、ＢおよびＥに関連するデータへのアクセスを有する。また、センサ・パッケージが人工的リブ部内に設置された後で点Ｄの位置を決定するための較正データは、上述の計算において使用するために、コンピュータ中に入力されてもよい。
【００３５】
図６は、本開示の実施形態による、変形を測定するための例示的な方法８０を示す処理図である。この方法を用いて、例えば図４に示されているようなセンサ・パッケージ適用例４０における変形測定を実行してもよい。第１のステップ６２において、第１および第２のポテンショメータが、共通の基準点から既知の距離の位置に配置される。これは、例えば、第１および第２のポテンショメータをハウジング内に配置することによって達成され、その際、基準点の位置、および第１および第２のポテンショメータの位置は、既知であり、例えばステップ６３においてコンピュータ７０に入力する（そのメモリに格納する）ことができる。ステップ６４において、第１および第２のポテンショメータの検出ケーブルまたは検出端部が、それぞれ、変形が測定される物体（例えば、ダミー・リブ部）上の共通の変形測定位置に取り付けられる。いったん取り付けられると、較正ステップ６５が実行されてもよい。ステップ６５では、各ポテンショメータの出力に基づいて、共通の変形測定位置（即ち、位置Ｄ）の配置が、コンピュータ７０によって決定または測定される。力が物体に作用することによって生じる変形事象の期間に、ポテンショメータの各々の出力は連続的にコンピュータ７０に入力される。その際、基準点に関する変形（例えば、線形成分および角度成分）の測定値を、ステップ６６において、各ポテンショメータの各出力に基づいて上述の方法により計算してもよい。
【００３６】
本開示による変形センサの実施形態をリブ部変形適用例において使用するように記載したが、限定空間または閉鎖空間内での２次元配置測定を必要とする任意の適用例で実施形態を使用することができる、と理解すべきである。他の例示的適用例には、非限定的に、ロボット運動制御、工場機械自動化、および交通事故再現が含まれる。
【００３７】
本明細書で説明したコンピュータ、例えばコンピュータ７０は、１つ以上のプロセッサ、およびデータを含むメモリを含んでもよく、そのデータは命令を含んでもよく、その命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されたときに本明細書で説明したような変形を計算するための方法の複数のステップを生じさせるものである。ソフトウェアは、ソフトウェア命令が格納され得る持続性の機械読取り可能な媒体において具現化されてもよく、その格納された命令は、プロセッサによって実行されたときに本明細書で説明した方法の複数のステップをそのプロセッサに実行させる。任意の適した機械読取り可能な媒体が使用されてもよく、それには、非限定的に、磁気ディスクまたは光ディスク、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、およびフロッピ・ディスク、等が含まれる。また、他の媒体も、本開示の意図された範囲に入り、例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリ・メモリ（ＲＯＭ）、またはフラッシュ・メモリが使用されてもよい。
【００３８】
前述の本発明は、上述の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神を逸脱することなく、種々の変形および変更を施すことができる。従って、全てのそのような変形および変更は、請求の範囲内のものとみなされる。従って、明細書および図面は、限定的意味ではなく、例示とみなされるべきである。その一部を形成する添付の図面は、例示として、非限定的に、発明の要旨が実施される特定の実施形態を示している。例示された実施形態は、この分野の専門家が本明細書で開示した教示内容を実施することができるように充分詳細に記載されている。他の実施形態が用いられたりそれから派生されたりしてもよく、構造的および論理的な代替物および変更が、本開示内容の範囲を逸脱することなく行われてもよい。従って、この詳細な説明は、限定的意味で捉えられるべきでなく、種々の実施形態の範囲は、請求項が権利を有する均等物の全ての範囲と共に、請求の範囲によってのみ規定される。
【００３９】
本発明の要旨のそのような実施形態は、本明細書では、個々におよび／または集合的に、単に便宜的に、用語“発明”と称されるが、２つ以上の発明または発明的着想が実際に開示されている場合でもいずれか１つの発明または発明的着想に本願の範囲を自発的に限定する意図はない。従って、特定の実施形態を図示して本明細書で説明したが、同じ目的を達成するよう計算された任意の配置構成を図示された特定の実施形態の代わりに使用してもよい、と理解されるべきである。本開示内容は、種々の実施形態の変形の中のいずれかおよび全て適用例を含むよう意図されている。上述の実施形態と、本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態との組合せは、上述の実施形態を検討することによって、この分野の専門家には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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