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作者:吳冠緯、李哲熙(2005-03-10);推薦:徐業良(2005-03-10);最近更新:楊哲彰(2005-07-07)

SEATMAT壓力座墊量測系統的使用與數據轉換

本文首先介紹市售壓力量測座墊SeatMat規格與使用方法,進而敘述如何擷取壓力數據並轉換至MATLAB軟體中。

1.     SEATMAT壓力座墊量測系統的使用

本研究使用Tekscan公司所研發壓力量測坐墊SeatMat 5315(如圖1),整體長622mm、寬530mm,為一撓性材質。壓力感測器布置範圍為488mm×427mm,共布置了48×432064個壓力感測器,平均每平方公分中有0.97個壓力量測點。量得壓力值傳送至微處理器(handle)將訊號放大,並經由A/D轉換變為數位數據,最後透過一般USBParallelPS/2PCI傳輸介面將壓力擷取數據傳至個人電腦中。

1. SeatMat 5315壓力量測座墊與詳細規格

使用上首先將壓力感測座墊置於一平面上,需注意壓力量測坐墊之輸出接點標示有「UP」面為朝上;並將輸出接點置入與電腦端相連接的連接器(handle) ,如圖12所示。接著開啟電腦中BPMS(Body Pressure Measurement System)軟體,此時壓按壓力量測坐墊,電腦螢幕會即時顯示該處之壓力變化,若壓力量測坐墊與連接器沒有正確連接,軟體會以訊息視窗告知要求重新連接。

2. 壓力量測坐墊之鋪設與連接器之聯接

紀錄壓力數據之前,需進行校正程序,此時受測者可坐上此坐墊,調整至適當坐姿,並注意避免坐墊被不良壓摺,以免造成該處產生過大的量測值。點選,進行校準程序,點選校準對話視窗中的add新增校準,於「Applied Force」欄位輸入待測者的體重,並於「Begin Calibration」指定校準時間(約1015秒即可)後,點選start開始校準,如圖13所示,校準進行間須保持坐姿端正一致,並避免肢體的動作,以確保校準之正確性,完成後點選OK結束校準程序。圖14為完成校準後的壓力分佈圖形,右邊「Calibrated Legend」視窗表示不同壓力梯度的對應顏色,使用者可於該視窗內自行調整壓力的上下限值,以方便判讀,對於一般體重的受測者,上限值設為0.2 kg/cm20.3 kg/cm2即可。

3. 壓力校準程序設定

待壓力輪廓穩定後,點選工具列上(snapshot)可捕捉壓力分佈圖形,以供圖形之儲存或相關處理;再點選「Files>Save ASCII」儲存壓力數據,壓力量測坐墊上所有量測點的數據都會被儲存成一個副檔名為*.ASF檔案。若要以BPMS以外的軟體開啟,可用視窗作業系統內見的NotePadWordPad開啟瀏覽。

BPMS軟體中,壓力分佈顯示方式有2D Contour View2D View3D Wireframe View3D Solid View、和3D Reverse View5種模式,其中2D Contour View(如圖4)與3D Reverse View(如圖5)較能清楚表達壓力分佈情況。

4. 2D Contour View

5. 3D Reverse View

如圖5量測結果,壓力分佈圖形設定區間為0~1kg/cm2,分以數個壓力區間並以顏色顯示之,如希望更清楚顯示壓力分佈狀況,可進一步微調細分其壓力區間(如圖6)。由圖可知臀部壓力最大部位在臀部與座墊接觸位置上,其值約為0.07kg/cm2,圖形下方亦可顯示出壓力作用總面積(1784.77 cm2)及作用力總和(77.3624 kg)

6. 微調壓力後圖

2.     將數據轉換至MATLAB軟體

6中壓力分佈圖為MOVIE檔,可在BPMS軟體中儲存成ASCII檔,由NotePad開啟後,即變更為TXT檔(如圖7),將壓力感測器所量測到壓力數據,轉換至如MATLAB軟體進行進一步數值運算。如圖8、圖9是由MATLAB繪製的壓力曲面圖。

7. *.TXT檔中實際壓力數據

8. 壓力數據輪廓曲面圖

9. 旋轉後的數據輪廓曲面圖