用例③：POC-高度計
高度を計測する方法はそう多くはありません。なぜなら、高度を相対的に計測する際、レファレンスとなるポイントが少ないからです。
・地上からの高さを知りたいときにはレーダー/ソナー/レーザー高度計を使用することができます。しかし、高度の比較的低いところに限定される上、高度の絶対値は計測できません。さらに、屋内では使えません。
・屋外での計測にはGPSを利用して人工衛星との距離から高度を計ることもできます。しかし、正確性に欠けます。特に山や屋内からの計測が困難です。
・そこで多くの場合、高度の絶対値の推計や高度変化の正確な測定には気圧を利用します。当然のことながら、高ければ高いほど気圧は低くなります。この方法は屋内でも利用できます。（ただし、ごく少数の例外として高圧のクリーンルームなどが挙げられます）
以上の理由からPOC-高度計は気圧を利用して高度を計測します。本製品は感度が高いためわずか25cmの高さの違いを認識します。ただし、高度の絶対値を知るためには比較できる基準点をあらかじめ用意しなければなりません。
使用例
〜動画埋め込み準備中〜
用例③：POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュール
下図のようにPOC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュールとGoProを使用して、バイクの傾きと映像の記録を行いました。
左円：POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュール
右円：GoPro
ビデオにバイクの傾きをはめ込むためにC#言語を使用して短いプログラムを加えました。C#を選んだ理由は、今回使用したライブラリがthe AForge libraryであるためで、他の言語でも他のビデオライブラリを使用しても同じようなプログラムを作ることは十分に可能です。
このコードは２つの機能があります。１つ目は、POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュールに電源を入れてすぐにデータを記録し始めるように環境設定する機能です。２つ目は、同モジュールフラッシュメモリのデータを取り出し、GoProビデオに埋め込む機能です。
初期設定の状態でモジュールは記録内容をフラッシュメモリに記録することはできません。レコーダーとして機能させ、データを使用できるようにするためには、以下の作業が必要です。
1.以前に登録したデータをすべて消去
2.
3.データロガーの自動スタート機能をセット
4.モジュールのフラッシュメモリにこの環境設定をセーブ
| privatevoid ConfigureYocto3d(string serial) { YDataLogger logger = YDataLogger.FindDataLogger(serial + ".dataLogger"); logger.set_recording(YDataLogger.RECORDING_OFF); logger.forgetAllDataStreams(); YQt q1 = YQt.FindQt(serial + ".qt1"); q1.set_logFrequency("30/s"); YQt q2 = YQt.FindQt(serial + ".qt2"); q2.set_logFrequency("30/s"); YQt q3 = YQt.FindQt(serial + ".qt3"); q3.set_logFrequency("30/s"); YQt q4 = YQt.FindQt(serial + ".qt4"); q4.set_logFrequency("30/s"); logger.set_autoStart(YDataLogger.AUTOSTART_ON); logger.get_module().saveToFlash(); } |
四次元数
バイクの傾きを計測するためにtilt1機能の使用よりもジャイロスコープの使用が推奨されます。tilt1機能は加速度計を使用しているため、バイクの加速や減速に影響を受けてしまいます。また、正確性を重視した作りゆえに１秒あたりのリフレッシュが10回のみとなります。
横方向・進行方向・勾配の３要素でモジュールの位置が表されます。四次元数について知識を持っていなくてもAPIが計算してくれるため心配は要りません。モジュールが動き出したらすぐに横方向・進行方向・勾配を計測し始めるようにコールバック機能をつけるだけで完成です。
データロガーは直接３つの角度を記録することはできませんが、４つの四次元数を記録することはできます。ゆえにその記録を以下のコードを使用して再計算すれば良いのです。
| List<double> ComputeAngles(double w, double x, double y, double z, doubledefaultRoll) { double sqw = 0; double sqx = 0; double sqy = 0; double sqz = 0; double norm = 0; double delta = 0; double head = 0; double pitch = 0; double roll = 0; List<double> res = new List<double>(); sqw = w * w; sqx = x * x; sqy = y * y; sqz = z * z; norm = sqx + sqy + sqz + sqw; delta = y * w - x * z; if(delta > 0.499 * norm) { roll = defaultRoll; pitch = 90.0; head = Math.Round(2.0 * 1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(x, w)) / 10.0; } else { if(delta < -0.499 * norm) { roll = defaultRoll; pitch = -90.0; head = Math.Round(-2.0 * 1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(x, w)) / 10.0; } else { roll = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(2.0 * (w * x + y * z), sqw - sqx - sqy + sqz)) / 10.0; pitch = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Asin(2.0 * delta / norm)) / 10.0; head = Math.Round(1800.0 / Math.PI * Math.Atan2(2.0 * (x * y + z * w), sqw + sqx - sqy - sqz)) / 10.0; } } res.Add(roll); res.Add(pitch); res.Add(head); Console.WriteLine("w:" + w + " x:" + x + " y:" + y + " z:" + z + "-> r:" + roll); return res; } |
データロガー情報を取り出す
角度を計算するには２つのステップを踏む必要があります。はじめにモジュールのフラッシュメモリに蓄積した４つの四次元数を取り出します。
| private List<YMeasure> LoadQT(string hwid) { YQt qt = YQt.FindQt(hwid); YDataSet dataset = qt.get_recordedData(0, 0); int progress=0; do{ progress = dataset.loadMore(); }while(progress <100); return dataset.get_measures(); } |
次に四次元数から角度を計算します。今回の実験では一秒間に30回の計測とし、データロガーはすべて計測の記録と同時に起こるのでqt_w,qt_x,qt_y,qt_zは同じ計測数となります。
| private List<int> GetAnglesList(string serial) { List<YMeasure> qt_w = LoadQT(serial + ".qt1"); List<YMeasure> qt_x = LoadQT(serial + ".qt2"); List<YMeasure> qt_y = LoadQT(serial + ".qt3"); List<YMeasure> qt_z = LoadQT(serial + ".qt4"); int count = qt_w.Count; List<int> angles = new List<int>(count); for(int i = 0; i < count; i++) { List<double> pos = ComputeAngles(qt_w[i].get_averageValue(), qt_x[i].get_averageValue(), qt_y[i].get_averageValue(), qt_z[i].get_averageValue(), 0); angles.Add((int)Math.Round(pos[0])); } return angles; } |
POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュール
力が加わっていないとき、Yocto-3Dは間接的にスタンダードの重力を測ります。簡単に言うと、バネの間にある物体がどちらに寄るか計測することによって加速度計が動いていると想像してください。自由落下の状態では物体は真ん中にとどまっているはずです。しかし、システムが片方に押されたとき、物体は力の加えられたエンクロージャーの表面とは逆に動きます。この物体の移動を計測することでシステムに加わった外部の加速度を計測できます。
この原理に従って、Yocto-3Dは通常の重力と反対に働く力を計測することができます。力の角度を測ることで地表に対する角度を正確に把握できます（気泡水準器のように）。3Dで働くセンサーのため、水平方向・垂直方向、両方の角度を独立に計測できます。
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YTilt roll = YTilt.FindTilt("myYocto3D.tilt1"); YTilt pitch = YTilt.FindTilt("myYocto3D.tilt2"); Console.WriteLine("Roll: " + roll.get_currentValue() + " deg"); Console.WriteLine("Pitch: " + pitch.get_currentValue() + " deg"); |
本製品のマグネットメーターは補償コンパスとしての使用を予想して設計されています。水平な状態でのみ働くシンプルなコンパスとは異なり、デバイスが傾いているときにも使用できます。偏りの計測を利用して、磁針向首方向を計算するために磁場の水平なプロジェクションを自動計測します。
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YCompass compass = YCompass.FindCompass("myYocto3D.compass"); Console.WriteLine("Heading: " + compass.get_currentValue() + " deg"); |
磁場を計測することによって、近くの磁石を突き止めるのにも使用できます。地球の磁場は約0.5ガウスで、それ以上の値は外部の磁力が存在することを意味します。例えば、スタンダードのエンクロージャーを使用した磁石と50mmの距離があるところで1ガウスの磁場を生み出します。
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YMagnetometer mag = YMagnetometer.FirstMagnetometer(); Console.WriteLine("Magnetic field: " + mag.get_currentValue() + " gauss"); |
ドアやその他の部分が動き始めるのを見つけるために、直線の動きには加速度計を、回転の動きにはジャイロスコープを使用することができます。
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YAccelerometer acc = YAccelerometer.FirstAccelerometer(); YGyro gyro = YGyro.FirstGyro(); Console.WriteLine("Acceleration: " + acc.get_currentValue() + " g"); Console.WriteLine("Rotation: " + gyro.get_currentValue() + " deg/s"); |
すべてのセンサーの情報を集めてリアルタイムで3Dの情報を計算することができます。 ジャイロスコープとの組み合わせで、デバイスの方向を計測することができます。（一秒あたり100の見積もりが弾き出されます） 本製品はそれ自体で四元数として見積もりを出します。
例として、本製品をゲームのコントローラーにしてみると以下のようになります。"Mini Flight Sim"という名の example illustrating Google Earth Javascript API でキーボードコントロールを3Dのゲームコントローラーに変える方法を見てみましょう。
Yocto-3DをHTMLゲームコントローラーとして使用した場合
はじめにYocto-3DにアクセスするためのコードをHTMLページに加えます。下の例ではYoctopuceのライブラリファイルを加えデバイスが動くたびに自動的に呼び出されるようなコールバック機能を立ち上げます。
| <script type="text/javascript" src="yocto_api.js"></script>
<script type="text/javascript" src="yocto_gyro.js"></script> |
| YAPI.RegisterHub("127.0.0.1");
var gyro = YGyro.FirstGyro(); if(gyro){ gyro.registerAnglesCallback(gyroCallback); handleGyro();} |
| function handleGyro()
{ YAPI.SetTimeout(handleGyro, 1000); } |
コールバックそのものはデバイスの向きを計測したものをグローバル変数に蓄積するだけです。
| var yoctoSteerAngle = 0;
var yoctoPitchAngle = 0; function gyroCallback(gyro, roll, pitch, heading) {yoctoSteerAngle = -roll; yoctoPitchAngle = pitch;} |
| steerAngle = yoctoSteerAngle * dt * Math.PI / 180.0; |
同様に高度を変更するためサポートを加えます。pitichのプロパティーをtruckオブジェクトに加え、ゲームコントローラーのピッチを統合することでアップグレードします。
| me.pitch += yoctoPitchAngle * dt;
if(me.pitch > 30) me.pitch = 30; if(me.pitch < -70) me.pitch = -70; |
| me.vel[2] = 25 * absSpeed * Math.sin(me.pitch * Math.PI/180.0) * dt;
me.orientation.set(newhtr[0], newhtr[1]-me.pitch, absRoll); |
用例②：POC-加速度＆傾斜計＆ジャイロ・センサ小型USBモジュール
上の小包を送る前に環境設定をしなくてはなりません。コマンドライブラリを活用するのが手っ取り早いでしょう。始めにデータロガーを消去します。
（下の例のようにご購入されたモジュールのシリアル番号に書き換えてください。）
|
C:\>YDatalogger Y3DMK001-1FD59.dataLogger forgetAllDataStreams OK: Y3DMK001-1FD59.dataLogger.forgetAllDataStreams = |
次に、必要な機能を作動させます。下の例では、加速度計を選択しました。
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C:\>YAccelerometer -s Y3DMK001-1FD59.accelerometer set_logfrequency 1/m OK: Y3DMK001-1FD59.accelerometer.set_logFrequency = 1/m. |
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C:\>YCompass -s Y3DMK001-1FD59.compass set_logfrequency off OK: Y3DMK001-1FD59.compass.set_logFrequency = off. C:\>YMagnetometer -s Y3DMK001-1FD59.magnetometer set_logfrequency off OK: Y3DMK001-1FD59.magnetometer.set_logFrequency = off. C:\>YRefFrame -s Y3DMK001-1FD59.refFrame set_logfrequency off OK: Y3DMK001-1FD59.refFrame.set_logFrequency = off. |
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C:\>YDatalogger -s Y3DMK001-1FD59.dataLogger set_autoStart on OK: Y3DMK001-1FD59.dataLogger.set_autoStart = 1. |
~包みを自分のアドレス当てで送り、翌日戻ってきた包みを開けると~
①データロガーを止めます。
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C:\>YDatalogger Y3DMK001-1FD59.dataLogger set_recording off OK: Y3DMK001-1FD59.dataLogger.set_recording = 0. |
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C:\>YAccelerometer -f "[result]" Y3DMK001-1FD59.accelerometer get_recordedData 0 0 unixTime;minValue;averageValue;maxValue 1399992720;0.9920;1.0066;1.0190 1399992780;0.9990;1.0082;1.0160 1399992840;0.9990;1.0080;1.0150 1399992900;1.0000;1.0079;1.0180 1399992960;1.0010;1.0077;1.0140 |
POC-マキシIO
このUSBデバイスは8つのソリッドステートリレーを特徴とし、このリレーは、メインメモリから小容量のロード（最高100mA）に高電圧に変換することができます。高出力のリレーを駆動するのに理想的で、メインメモリから直接動きます。それぞれのアウトプットはLEDによって見ることができます。本デバイスは外部電源を必要としません。
ソリッドステートの変換は、それぞれ最高で100mAまでです。端子台の仕様は最高160vまでですが、ソリッドステートリレーはピーク時で400vまで使用可能です。閉じた際もリレーは各々25オームまで耐久性を保っています。本デバイスは、主に大型の電気－機械式継電器用に駆動しますが他への使用も可能です。本デバイスはPOC-ハブイサーネットを使用して、イサーネットネットワークに直接接続することができるほか、POC-ハブワイアレスを使用してWi-Fiネットワークに直接接続することができます。
USBケーブルとエンクロージャーの注文は別になります。
| 製品番号 |
MAXIIO01 |
| 製品名 |
POC-マキシIO |
| 厚さ |
11.6 mm |
| 幅/長さ | 58 mm/57mm |
| 最大電流 | 25V |
| 重量 |
16 g |
| USBコネクター | micro-B |
| チャネル |
8 |
| リフレッシュレート | 250Hz |
| インプットインピーダンス/アウトプットインピーダンス | 10KΩ/180Ω |
| サポートされたオペレーティングシステム | Windows, Linux (Intel + ARM), Mac OS X, Android |
| ドライバー |
不要 |
| プログラミングインターフェース / ソフトウェア開発キット/ ライブラリ (USB+TCP) |
C++, Objective-C, C#, VB .NET, Delphi, Python, Java/Android |
|
プログラミングインターフェース / ソフトウェア開発キット/ ライブラリ (TCP only) |
Javascript, Node.js, PHP, Java |
| RoHS | ○ |
