お客様: 国立大学の研究室様

ご依頼内容

  • 加速度センサの信号を取得し、波形とスペクトルを、その場で確認したい、というご相談。
  • 離れた場所のブラウザから、計測の開始・停止を行い、状況も見たい。
  • 計測したデータを、クラウドに保存して、共有できるようにしたい。
  • MATLABが入っていないPCでも、GUIの操作だけで使えるようにしたい。

課題

  • オーディオデバイスとして認識される計測機器から、複数チャンネルを安定して取得すること。
  • 計測条件、チャンネル別の校正値、保存条件を、コードを変更せずに設定できるようにすること。
  • 限られた予算の範囲で、遠隔操作とクラウド保存に必要な構成を選ぶこと。

ソリューション

  • ASIO経由と、OS標準のオーディオ経由の、2種類の取得処理を用意した。
  • 計測条件の設定、生データの取得、FFT解析、一次保存、クラウド送信を、MATLABのGUIアプリへ統合した。
  • 設定値をINIファイルへ外出しし、チャンネル別の校正値、サンプリング周波数、FFT長、送信間隔を、コードを変更せずに変えられるようにした。
  • MQTTを用いて、ブラウザから、エッジPCの計測開始・停止と、リアルタイムのグラフ表示を行えるようにした。
  • 計測したデータを、クラウドストレージへ定期送信する処理を実装した。
  • MATLABが無い環境でも動くように、実行形式にして納めた。
  • サーバ側の管理機能まで含む構成から、遠隔操作に絞った構成まで、複数案を比較し、予算に合う構成を選んで実装した。
加速度センサ、エッジPC、MQTTブローカ、Webブラウザ、クラウドストレージのつながりを示したシステム構成図
システム構成。加速度センサの信号をエッジPCで取得し、FFT解析と保存を行う。MQTTを介してブラウザから計測を遠隔操作し、データはクラウドストレージへ定期送信する。
計測条件を設定するMATLAB GUIアプリの設定画面
計測GUIの設定画面。入力の選択、計測時間、サンプリング周波数、ブロックサイズ、FFTのデータ数、タイマーを、この画面から設定する(サンプルデータでの表示例)。
2チャンネルの時間波形と、そのフーリエスペクトルを示した模式図
計測結果の表示イメージ。上が2チャンネルの時間波形、下がそのフーリエスペクトルで、振動の主な周波数成分を確認できる(説明のための模式図で、実際の計測データではありません)。
計測の開始・停止やタイマー設定を行うブラウザの制御画面
ブラウザの遠隔操作画面。計測の開始・停止、タイマーの設定、コマンドの送信を、離れた場所から行う(サンプルデータでの表示例)。

結果

  • 2〜4チャンネルの振動計測、FFT解析、CSV保存を、研究室のPCで実行できるようになった。
  • ブラウザからの遠隔操作、リアルタイム表示、クラウド保存により、現場に人がいなくても計測を動かし、データを共有できるようになった。
  • 計測条件と校正値を、研究者自身が設定ファイルで変更できるため、対象や条件を変えた計測にも、そのまま使えるようになった。

ひとこと

  • センサからデータを取り込みながら、通信とクラウド保存を並行して動かし続ける処理は、プログラム開発としては、難易度が高いものです。
  • 計測機器のインタフェースや、通信の知識も必要になるので、専門的な知識を持っている人が開発するのが良いと思います。
  • MATLABのGUIを付けた実行形式にすると、プログラムに不慣れな人でも、簡単な操作で、計測と解析ができます。
  • 「離れた場所から動かして、データを手元に集めたい」というご相談は、よくいただきます。弊社では、センサからの取得、解析、通信、クラウド保存までを、まとめてお引き受けします。

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