已知動態施力下之力量校正 已知動態施力下之力量校正 已知動態施力下之力量校正 已知動態施力下之力量校正

為了改變校正器施力於測力板的已知力量大小，本研究將砝碼座分別以 7.5 cm/s 和 25cm/s 速度在支力臂上之滾珠螺桿組來回移動 100cm，校正器施力桿垂直施力由 523N 遞增至 987N，再由 987N 遞減至 523N。砝碼座剛起動及停止前時會有一段加、減 速度而造成支力臂振動，而砝碼座離施力點越遠時其支力臂振動越明顯(與校正器結構 有關)，此區域校正器施力桿實際施力於測力板並不能單由砝碼座位置而得，因支力臂 的振動造成實際施力估算的不準確，如圖 4-1、4-2 所示，所以本研究選擇以測力板實際 受力值在 650N~800N 間來探討，因此測力板負載期間砝碼座以等速度移動且砝碼座位 置在施力點附近，支力臂較無振動，校正器施力桿實際施力於測力板可由砝碼座位置經 公式換算而得，而校正器施力桿施力於測力板的實際值與量測值比較，如表 4-1、4-2 所 示。由表 4-1、4-2 可知砝碼座以不同速度移動而來遞增或遞減測力板負載其水平力 X 軸方向的實際值與量測值誤差量平均值在-3.73N~-3.13N 之間、標準差在 0.55N~0.57N 之間，水平力 Y 軸方向的實際值與量測值誤差量平均值在 2.70N~-2.82N 之間、標準差 在 0.51N~0.64N 之間。而砝碼座以不同速度移動而來遞增測力板負載其垂直軸方向的實 際值與量測值誤差量平均值在 2.56N~-4.62N 之間、標準差在 3.51N~-4.83N 之間，砝碼 座以不同速度移動而來遞減測力板負載其垂直軸方向的實際值與量測值誤差量平均值 在-1.92N~-1.56N 之間、標準差在 4.23N~4.55N 之間。

圖 4-1 砝碼座以 25.0 cm/sec 速度移動來遞減測力板負載

圖 4-2 砝碼座以 25.0 cm/sec 速度移動來遞增測力板負載

時間(秒)

時間(秒)

表 4-1 測力板在已知動態遞增施力負載下，其力量實際值與量測值之比較 負載由 650N 遞增至 800N

X 軸水平力誤差量(N) Y 軸水平力誤差量(N) 垂直力誤差量(N)

砝碼座 移動速度

(cm/sec)

Mean S.D Mean S.D Mean S.D

7.5 -3.27 0.55 2.82 0.64 2.56 3.51 25 -3.73 0.57 2.70 0.57 4.62 4.83

表 4-2 測力板在已知動態遞減施力負載下，其力量實際值與量測值之比較 負載由 800N 遞減至 650N

X 軸水平力誤差量(N) Y 軸水平力誤差量(N) 垂直力誤差量(N)

砝碼座 移動速度

(cm/sec)

Mean S.D Mean S.D Mean S.D

7.5 -3.13 0.55 2.79 0.54 -1.56 4.55 25 -3.49 0.57 2.75 0.51 -1.92 4.23

垂直方向力量(N) 垂直方向力量(N)

本研究以靜態模式類神經網路力量修正器作為量測動態力量修正補償，其修正結果 如表 4-3、4-4 所示。由表 4-3、4-4 可知，類神經網路力量修正器修正前後其動態水平、

垂直軸方向力量的標準差並無明顯變化，但動態水平力 X 軸誤差量平均值已降為 -2.40N~-1.73N 之間，動態水平力 Y 軸誤差量平均值已降為-1.47N~-1.36N 之間。動態垂 直軸方向遞減負載下誤差量平均值已降為-0.58N~-0.11N 之間。但動態垂直軸方向遞增 負載下誤差量平均值反而提昇在 3.85N~5.56N 之間。

由於本研究 AMTI 測力板採用應變計變形來量測力量，所以當測力板受到較快速 的力作用時將導致應變計來不及變形而無法測得正確資料。從表 4-1、4-2 可知，負載由 650N 遞增至 800N 時垂直力誤差量平均值均為正值，而負載由 800N 遞減至 650N 時垂 直力誤差量平均值均為負值，證明負載變化速度快慢是會影響 AMTI 測力板量測力量 值。

一般步態分析對於量測力量會以濾波及曲線擬合(curve fitting) 作處理，所以本研 究對砝碼座以不同速度移動而來遞增或遞減測力板負載所量測力量作濾波及曲線擬 合，其結果如表 4-5 所示。由表 4-1、4-2、4-5 可知在相同砝碼座移動速度下垂直方向

表 4-3 測力板在已知動態遞增施力負載下，其力量校正後之比較 負載由 650N 遞增至 800N

X 軸水平力誤差量(N) Y 軸水平力誤差量(N) 垂直力誤差量(N) 砝碼座

移動速度 (cm/sec)

Mean S.D Mean S.D Mean S.D

7.5 -1.73 0.52 -1.36 0.63 3.85 3.50 25 -2.40 0.53 -1.47 0.56 5.56 4.79

表 4-4 測力板在已知動態遞減施力負載下，其力量校正後之比較 負載由 800N 遞減至 650N

X 軸水平力誤差量(N) Y 軸水平力誤差量(N) 垂直力誤差量(N) 砝碼座

移動速度 (cm/sec)

Mean S.D Mean S.D Mean S.D

7.5 -1.77 0.47 -1.40 0.51 -0.11 4.54 25 -1.91 0.54 -1.45 0.49 -0.58 4.31

曲線擬合後量測負載曲線幾近平行(垂直力誤差量的標準差很小)，如圖 4-3、4-4 所示。

此現象說明了量測負載曲線作濾波及曲線擬合處理後已將一些訊號雜訊去除，且砝碼座 等速移動因此量測負載曲線呈線性變化，而實際負載曲線與量測負載作濾波及曲線擬合 後曲線的差距是為 AMTI 測力板應變計來不及變形的結果，而此差距隨砝碼座移動速度 增加則越明顯。

圖 4-3 砝碼座以 7.5 cm/sec 速度移動來遞增測力板負載

圖 4-4、砝碼座以 7.5 cm/sec 速度移動來遞減測力板負載

表 4-5 測力板在已知動態施力負載下，其力量經濾波及曲線擬合後之誤差 負載由 650N 遞增至 800N

垂直力誤差量(N)

負載由 800N 遞增至 650N 垂直力誤差量(N) 砝碼座

移動速度

(cm/sec) Mean S.D Mean S.D

7.5cm/sec 2.67 0.14 -1.30 0.29

25 cm/sec 4.60 0.73 -1.96 0.34

時間(秒

)

時間(秒) 實際值曲線

量測值 Curve Fitting 後曲線

實際值曲線

量測值 Curve Fitting 後曲線

垂直方向力量(N) 垂直方向力量(N)