リサージュ図形で振動・動きを可視化する

データ解析方法①

高速3チャンネル小型無線振動記録計 MVP-RF3-S 計測画面

<詳細説明>

下の「図1」「図2」は弊社「8チャンネル小型無線モーショレコーダー MVP-RF8」において、3軸加速度センサーを用いて、ある2種類の動きを計測したグラフになります。左の図を見比べて頂くと、

  1. 主にX(赤)、Y(緑)軸方向に動いている
  2. X・Y軸ともおよそ±8~10m/sec2程度の加速度で、それぞれの軸ごとに見ると振動(往復運動)をしている
  3. 図2の方は同じ時間内でピークが6つあり、図1より若干振動のサイクルが早い(周期が短い=周波数が高い)

事などが読み取れるかと思います。

しかし、図1と図2には、1~3以外に決定的な動きの相違があります。

2次元の動きをわかりやすく可視化する方法として、「リサージュ図形」(Lissajous figure)」を作成する方法があります。

※「リサジュー図形」と記す場合もあります。加速度出力からリサージュ図形を作成する方法は非常に簡単です。

図3は、8チャンネル小型無線モーション小型モーションレコーダーで計測したデータについてcsvファイルに保存したものを、MicroSoft社「Excel」にてデータを再表示したものです。

ここで、横軸に時間(上記データではA列)、縦軸にX・Y・Zのそれぞれの出力(上記データでは、B列・C列・D列)を選択しグラフ化したものが「図1・図2」になります。

リサージュ図形を作成する場合、表示したい2つの出力を選択し、グラフ(散布図)を作成します。(図3では、X軸とY軸を選択しています。) 図1・図2のX・Y平面上における加速度出力のリサージュ図形を、それぞれ図4・図5に記します。

[図1波形のX・Y軸のリサージュ図形が図4] [図2波形のX・Y軸のリサージュ図形が図5] になります。
図1(図4)の動きは「ナナメ振動」
図2(図5)の動きは「楕円振動」
であることが上記でおわかりいただけたかと思います。

図1、図2ではわかりにくかったXY平面上の動きが非常にわかりやすく表示されているかと思います。

ただし、時間がプロットされていませんので、時間による変化を読み取ることはできません。

装置の振動計測や人体の動作計測において、単に動きのレベルや周波数を計測するだけでなく、2つの軸間の相互関係を考察することで、これまでできなかった考察も可能になるかと思います。
上記の通り、ちょっとした操作ですぐにできますので是非お試しください。

なお、弊社の「高速3チャンネル小型無線振動記録計 MVP-RF3」には、リサージュ図形の作成機能がございます。3チャンネルだけで良いという方は、是非そちらも御検討ください。