かたちのココロ

磁粉探傷装置更新

SUBAL — 2008-05-13T00:17:39+09:00

　本日職場の磁粉探傷装置５台が新しいものに入れ替えられました。JSNDI（日本非破壊検査協会）が試験用の装置として新品を設置したのです。

　設置と点検と検収が行われました。皆さん旧知の仲です。Tさんは、渦電流探傷試験の講師・指導員をされている方でよく亀有の教育試験センターでご一緒します。

　亀有の教育試験センターが移転することになっているので、こんど７月の講習会が亀有での最後になると聞きました。私も７月に行ったら、葛飾柴又の帝釈天に行って「近くでお世話になりました」と挨拶をしてこなければならないでしょう。なんて話をしていました。

　渦電流探傷も超音波探傷も装置がアナログ式からデジタル式に変っているだけでなく、このところ色々な進歩がありますが、磁粉探傷装置は50年たってもそう大きくは変っていないでしょう。

　私が四半世紀前に磁粉探傷の試験を受けたときの装置とこんどの新しい装置、原理はもちろんですが見た目もほとんど変りません。紫外線照射灯（ブラックライト）も、今はメタルハライドランプや紫外線LEDのものも出ているのですが、価格・耐久性などから今回も水銀灯にしたようです。

　来週からの技量認定試験２次試験から使うようですが、一つだけ従来の装置と違うところがあります。

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　直流と交流を切り替えるのにタップを差し替える方式は同じなのですが、そこにはずれ止めのためにゴムのねじがついているのです。

　ゴムですので、回すのに少し抵抗感があります。ただそれだけですけれど、試験時はどうしても上がりますので、落ち着いて対処してもらえればと思います。

ねじの工作でマイクロメータ？

SUBAL — 2008-05-12T00:04:32+09:00

今の職場に入るまでは、機械工作は依頼することはあっても自分で行うことはありませんでした。

たまたま同時期に同い年で入った同僚が、大手電機メーカーにいて１級技能士・技能五輪の選手だったという人で、仲が良かった（今も良いですが・・・）ので、旋盤を習いました。引張試験の試験片ぐらい自分で加工したいと思ったからです。

少しできるようになると面白くなって、作ったのが左の写真です。ボルトナットと径の違うパイプ、材料はその辺に転がっていたものです。

マイクロメータを模したものです。超音波探傷の実験を行うのに探触子の送り装置を自作しようか、なんて考えていたものです。結局これを何らかの用途で使ったことはありません。

少々ガタが出るのですが、スプリングをかませば使えるものにはなるだろう、といわれました。

ボルトの頭を丸く削って太いほうのパイプと、ナットに縦穴を開けて径の小さなパイプとそれぞれ接合しているのですが、溶接はしていません。

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焼き嵌めです。焼き嵌めは金属の熱膨張を使います。熱せられたリングは膨張して直径が大きくなります。そこにぎりぎりで入るものを入れてやれば、冷えた外側のリングが縮まることで締め上げて、ちょっとやそっとでは抜けない強固な接合が得られます。

このときは、旋盤で加工したときの切削熱を使いました。当然、加工の順番と、寸法精度とタイミングが問われます。

この方法を教えてもらって、上手くできたときはひどく嬉しかったのを覚えています。

米国の資格

SUBAL — 2008-05-11T01:47:16+09:00

AIR MAILと赤いスタンプが押してある葉書が届きました。いまどき、外国とのやり取りはメールが便利で郵便物で送ったことも来たこともトンとありませんでした。中学生のころは「ペンパル」なんてのが流行って、私もニュージーランドとフィリピンの女の子とAIR MAILのやり取りをしたことがあります。英作文大変だった・・・なぁ。

どこからだろうと見ると、米国の非破壊検査協会（ASNT　the American Society for Nondestructive Testing）からでした。ASNTからは、一月に一度ぐらいのペースでメールでお知らせが届くのですがね。

内容は私が持っているASNTの資格（ACCP　UT・PT　Level3）の有効期限が11月に切れるので更新手続きをするように、との案内でした。ASNTが日本のJSNDIの資格との相互認証の試みをしたことがありまして、そのときに申請して取得しておいたものです。

今回は、クレジットシステムを使えば試験を受けなくても良いようです。クレジットシステムというのは、論文を書いたり研究会やシンポジウムで発表したり、委員会活動をしているとポイントとしてカウントされて、それを申請すると更新試験の代わりにできるというシステムです。私の場合は十分ポイントはありそうです。

申請書類等はWEBSITEにあるからというので、のぞいてみたら、12ページもあるものが出てきました。新規登録のときよりボリュームが増えています。

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目の検査もしなければなりません。5年前の新規申請のときは、眼科医のところへ行きました。目の検査員はNurseでも良いようなのでつれあい殿に頼む手もあるのですが、どうしよう。

申請料もバカになりません。私のクレジットカードは、米国では通用しないようで、新規のときは銀行から送金したのですが、これが面倒な書類を何枚も書かされた上に3時間も待たされるという苦い思い出があります。

今回どうしようかな。この5年、ASNTの資格を持っていることで何のメリットもありませんでしたからね。NAS410にリンクすることを期待したのですが、今のところそれはないようです。もう少し時間があるようですから、考えましょう。

それでも行動してみるとわかることがあります。ASNTへの申請は証明書の本体は手許に残してコピーを送るのです。目の検査なんかは検査をしましたというサインだけです。

ASNT側は申請内容の真偽は審査しないということだろうと思います。もし申請者が虚偽の申請をしたら、それがばれた時点で虚偽申請の責任を問う、ということなのでしょう。申請内容の正しさを証明する義務は申請者側にあるという姿勢と見ました。

その点、何でも本紙を提出してコピーを手許に残す日本の習慣とは一味違うものを感じました。どちらが良いかは、一概には言えそうもありません。

それともうひとつ、ASNTでは有資格者のWEBSITEに個人ページが作られて、名前と保持している資格の種類・有効期限を公開しています。私のページはこちら。ASNT Certificate Holderというのは、公人格という考え方なのでしょう。日本でも考えたらよいと思うのです。技術者の流動性が出てきますし、検査技術者の地位向上にもつながると思います。

F15飛来と超音波

SUBAL — 2008-05-09T00:24:11+09:00

私の職場は新千歳空港の西側にあります。

新千歳空港は南北に長い滑走路を持っていますが、民間航空機は離陸時も着陸時も空港の東側を飛びます。東京羽田行きが北へ向かって飛び立つときには、飛び立ってすぐに右に旋回して空港の東側でUターンをするようにして南西方向に飛行します。

新千歳空港の西側の空域は「官」が使っています。新千歳空港の西側には自衛隊第二空団の滑走路（旧千歳空港滑走路）があります。それで、職場の上空にはF15がよく飛来します。

今日も来ましたので、安手のデジタルカメラでどの程度写せるのか、シャッターを切ってみました。

こちらは縮小せずにトリミングをしたもの。F15のかたちはよく見えています。

このF15の垂直尾翼、2枚立っているのがこの写真でもわかると思います。この垂直尾翼なんですが、・・・

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炭素繊維複合材（CFRP）でできています。CFRPは、簡単に言えば炭素繊維で編んだクロスを重ねてエポキシの接着剤で張り合わせたものです。軽くて丈夫。金属疲労割れのような欠陥は発生しないのですが、独特な欠陥が出てきます。

振動で曲げの力がかかると、重ね合わせた接着部にずれるような力（せん断応力）が発生して、はがれる場合があるのです。層間剥離と呼ばれる欠陥です。

この層間剥離の検出は、超音波の得意技で独壇場です。

10数年前に第二空団を学生と見学していた際に、ちょうど垂直尾翼の超音波探傷をやっていました。そばを通ると、ビー・ビーと超音波探傷器から音が出ていました。学生が「なんですか？」聞いてきたので、「ゲート音だね。ターゲットとなる信号が出たらブザーを鳴らせて知らせるようする仕掛けをゲートというんだ。おそらく層間剥離が疑われるエコーが出ているのだろう・・・」と答えていましたら、案内の自衛官のかたが「先生は超音波探傷をご存知なのですか」と尋ねてきました。しょうがないので「ちょっとだけですが、知っています。」と答えました。

私が今の職場で超音波探傷の教育を開始するちょっと前の話です。

今、ボーイング787やエアバスA380などの新しい旅客機の主要構造部材にCFRPが使われる時代になってきました。その検査に携わっている教え子が大勢います。

思えばあっという間の期間でしたが、色々な人に助けられてひとつの道は作れたかなという感じがします。

下弦の月

SUBAL — 2008-05-08T00:14:17+09:00

陽が落ちてからふと西の空を見上げると、綺麗な下弦の月がありました。

安手のデジカメでこれがどこまで撮影できるかやってみました。

手振れを起こさないように固定して写したのがこれ。サイズを縮小しています。縮小率25％。

縮小せずにトリミングしたのがこちら。

安手のデジカメといえど、結構写せるもんだなという感想です。

ちなみに撮影時刻の月齢は1.9とのことです。こちらの月齢計算のページは、月齢イメージが出るようになっていて面白いですね。

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脳裏に焼きついている光景というものがありますが、高校3年生のときに見た太平洋に浮かぶ真っ赤な満月もそのひとつです。そのとき何かがあって・・・というわけではありません。ふと見えた光景がが何十年も記憶の底にあります。

夢枕獏が書いた「上弦の月を喰べる獅子」というタイトルの小説があります。文章に独特のリズムがあってとても面白い小説です。この小説の光景にも、見上げる宙に静かに浮かぶ月があるような気がします。第10回日本SF大賞（1989年）受賞作です。螺旋がひとつのテーマになっています。

螺旋の理解が違っている、という野暮なつっこみをこちらでしています。小説がどうこうというよりは、ベルヌーイの螺旋（対数螺旋）＝黄金比の螺旋ではないことを言うために、アルキメデスの螺旋とベルヌーイの螺旋の違いをはっきりさせておきたいという意図で書いています。

モバイル機器の落下衝撃対策

SUBAL — 2008-05-06T23:48:12+09:00

最近空港のロビーやJRのホームなどで、ウエイターがお皿を3本指で運ぶようなスタイルで、片手にノートパソコンを持ちながら移動する人を見かけることがあります。最初見たときはアホな変わり者、とみていたのですが、結構頻繁に見かけるようになりました。

先日は、空港でノートパソコンを開いたまま移動していた人がパソコンを落とすところを目撃してしまいました。液晶を壊した人、フレームが歪んでしまった人、私自身は経験ありませんが、身近に知っています。

パソコンが壊れることで怖いのはハードディスクがいかれて、データを取り出せなくなることですよね。そこで、パソコンの落下を検知して、ハードディスクのヘッドを格納するシステムを搭載した機種が登場しているようです。3軸の加速度センサが組み込まれているようです。

自由落下になると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになることを利用しています。こちらのページ。いくつかの特許も出ているようです。昨日の記事で、Wiiリモコンの加速度センサの値がゼロになることを、WiiAccで確認しました。

Gsum=√（Gx^2+Gy^2+Gz^3）で加速度の値が出てきます。昨日のWiiリモコンのデータから、Gsumを出して、グラフにしてみました。10.11秒からおよそ0.4秒間ほぼゼロの時間があります。1ｍからの落下として、0.4秒以内に処理を終わらせなければならないでしょう。

でもこのシステムどの程度うまくいくのでしょう。というのは・・・・。

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落ちるときに回転がかかると3軸加速度センサの値はゼロになりません。

Wiiリモコンを1ｍの高さから転がすように落としたときのWiiAccの表示です。

Gsumのグラフです。

どうでしょうね。ノートパソコンを落とすときに、持っている両手をぱっと放すように落とすでしょうか。

私が空港で目撃した人も、オットトットットとお手玉状態で落としていました。ノートパソコンは回転していました。

回転していても落下しているという条件を見つけ出せばよいことになりますが・・・はたしていかに。

自由落下の加速度値

SUBAL — 2008-05-06T00:33:14+09:00

WiiAｃｃで加速度を測定してみたいものは色々ありますが、手軽にできて面白く発展性もあると思うのは「自由落下」です。

自由落下では、無重力（無重量　微小重力）が出現します。3軸の加速度値はゼロになります。

WiiAccのバージョンアップ後のお試しとして、やってみました。落下距離1ｍに決めて何度かやってみました。

1ｍの落下距離では、ｔ＝√（2L/ｇ）で計算すると、0.45秒ということになります。実際にやってみると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになるのは、0.40秒か若干下回るぐらい。何回やり直してもそうなります。若干落下時間が長くなるののならわかるけれど、短くなるのはなぜだろう。

0.40秒で落下距離を逆算すると0.78ｍということになります。

もしかしたらWiiAccの時間軸の較正に大きな誤差が生じているのか・・・・疑問を解決するために息子に協力してもらってビデオ撮影をして、映像の解析結果と照合しました。

YOUTUBEに動画をアップしました。

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ビデオは1秒間に30コマの映像を写しています。0.03333・・・秒毎の映像が得られていると考えられます。3軸の加速度値がほぼゼロの値から急激に立ち上がっているところが、着地（着ベット？）の時点と考えられます。ここが計測開始から10.53秒のところ。

一方ビデオ画像では、Wiiリモコンがそっくりベットにもぐりこんでいる場面があります。ここが着地の時点と判断できます。ここから14コマ前の映像はWiiリモコンが手から離れようとする瞬間をとらえています。ここからカウントすると落下時間は0.48秒になります。

WiiAccが表示するグラフでは、それまでほぼ-1Gを表示していたｚ方向の加速度値（緑線）がゼロに向かって動き始めたところです。グラフからは、ゼロに向かって動きはじめているのは、その0.02から0.03秒前と見えます。ここでは手を離す瞬間からの落下時間を0.50秒と見ました。

3軸の加速度値がゼロにそろい始めるのが10.11秒の時点。落下し始めてから0.1秒弱の時間が経過してからです。

これだとつじつまが合ってきます。で、その秒間にどのくらい落下しているのかというと、10.05秒から10.11秒までではビデオでは2コマに相当します。ビデオの映像から見ると、およそその間に50ｍｍ落下しています。

パソコンなどの落下を加速度センサで検知してハードディスクのヘッドを衝撃が加わる前に格納する技術が最近採用されているようですが、このセンサを使うとすると、0.1秒間50ｍｍ落下以降、何秒で処理ができるかの争いになってきそうです。

この計測をやってみて、WiiAccの時間軸の精度も結構いい線にっているのかなと思いました。

WiiAccバージョンアップ

SUBAL — 2008-05-03T10:40:29+09:00

ニンテンドーWiiリモコンに搭載されている3軸加速度センサの値をパソコンに取得するソフトウエア「WiiAcc」をバージョンアップしました。

栃木県総合教育センター研修部の方から、WiiAccを使いたいというお知らせとともに、加速度値のキャリブレーション機能を搭載してほしいとのリクエストをいただいていました。こちら。

計測システムとして使うには当然のことでした。あれこれ迷いましたが、踏ん切りをつけてバージョン2.0として公開することにしました。

当然バージョンアップのメインは「加速度値のキャリブレーション機能」です。Wiiリモコンを衝撃を与えずに静かに3次元的に回転させると、XYZそれぞれの軸の最高値と最低値が取得できます。それが、1Gと-1Gに相当します。1Gと-1G差からスパンを、スパンと1Gの値からゼロ値を計算して、較正値として保存します。

何回か実施してたとえば平均値によって較正値を確定する方法もあるでしょう。このため1Gと-1Gの値を手入力できるようにもしてあります。較正値は保存できるようにしました。

自分でも何度もやってみましたが、上手い下手が出てきそうです。キャリブレーション名人が生まれたりして。

もうひとつ新しい機能を搭載しました。実はこちらのほうが手間がかかりました。

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記録したデータを表示するモードで、表示画面上でマウスボタンを押したままドラッグをすると、計測開始からの時間とその時刻に対応した加速度値が表示されるようにしました。

これでWiiAccの画面で時間と加速度値を読み取り色々と検討できるようになりました。こういうのは計算式の組み合わせですから、できるときにはスーとできるものなのですが、一度迷路に入り込むと訳わからなくなってしまいます。今回も、それまでのコードを投げ捨ててやり直したらできました。サンプルに示した画像では、自由落下で加速度が3軸ともゼロになっている時間が9.65秒から10.22秒の間0.57秒であることがわかります。

どうでしょうか、使ってみての感想などお聞かせ願えればありがたいです。

「WiiAcc.zip」をダウンロード←最新バージョン2.0.11

（1）キャリブレーションの式に一部ミスが見つかりましたので改修しました。（5月4日7：02追記）

（2）データ保存の際に、データーを1/100秒ごとの重力加速度値に変換して保存するようにフォーマットを変えました。（以前のバージョンでのデータの読み込みはできなくしました。（5月4日14：11追記）

三角関数ソフトバージョンアップ

SUBAL — 2008-05-01T09:58:21+09:00

271828さんのコメントを受けて、三角関数ソフト（「三角関数グリグリ」）をバージョンアップしました。

単位円に15度刻みで目盛りを入れました。30度ごとに線の濃さを変えることを含めて、コードとしては6行でした。今回はほかも少し変えましたので、20行弱の改変です。マイナーバージョンアップとしました。

どうでしょう、以前の画面よりわかりやすくなったでしょうか。

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以前からこんなソフトがあればよいのになぁ、と思っていました。

作る過程でこういうのがないのは、多分タンジェントの表現なのだろうなと思いました。特に第2象限と第3象限のところ。マイナスの割り算で符号がひっくり返るというところを、図示としてはどうするか、ちょっと悩みました。線の色と表示位置で表現してみましたが、このあたりどうでしょう。「マイナス×マイナスはプラス」がわかっている子には「なるほど」と思ってもらえると思うのです。三角関数のソフトだから、そこは解っているということにしても良いと思いました。

タンジェントを単位円で表現する方法には、こんな方法もあります。こちらのほうが発展性がありそうです。この形でソフトを作ろうかなとも考えました。でも止めました。ある程度三角関数のイメージができた人にとっては、回さなくてもこの絵だけで理解は可能だと思うのです。

タンジェントをｘ＝1もしくはｘ＝-1の線との交点で表現したほうが、サインやコサインとの関係が直感的に理解しやすいだろうと考えました。

このソフトのタイトルを「三角関数グリグリ」としました。このネーミングは、「超簡易３Ｄ editor 立体グリグリ」からいただきました。この優れもののソフトには遠く及びませんが、グリグリやりながらわかってゆくことを目的にしているところは同じだな、と勝手に解釈していただきました。

三角関数イメージソフトウエア

SUBAL — 2008-04-29T22:12:23+09:00

今日は出勤でした。その代わり明日から7連休。まとまった時間が取れますので、先延ばしにしていたいくつかのことを片付けようと思っています。

今日は三角関数のソフトウエアを公開します。三角関数を初めて学ぶときにこんなソフトウエアがあると理解が早まるかなと考えて作りました。左の図はその実行画面です。

常用対数盤につづく数学教材ソフトウエアシリーズ第2弾です。対数螺旋を調べるソフト「Spiral」も数学関連ではありますが・・・。

半径1の円の中で、グリグリ回しながらサイン・コサイン・タンジェントの関係をイメージといてとらえようというものです。こういうのって有りそうかなと思って調べてみましたが、さしあたり見つかりませんでしたので軽く作ってみました。

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グリグリやっているうちに、sinθ/cosθ=tanθとかsinθ＾2+cosθ＾2＝1とかsinθ+cos(θ-π/2）＝0とかの公式は簡単に説明ができますし、ちょっと気の利いた子なら自分で発見してしまいそうです。

公式は丸暗記しているけれど意味を知っていないという子に出会うことがあります。それでは数学が問題解決の道具にはならないと思います。私は数学を教えてはいませんから、こんなツールがどのように役立つのかわかりませんが、どうなのでしょう。

どこかで使ってもらえると嬉しいのですが・・・。

VBで作っていますのでOSはWindowsです。VBのランタイムはつけていません。たいていのパソコンでは動作するはずです。VBのランタイムはこちらからダウンロードできます。

追記（5月1日）

三角関数ソフトをバージョンアップしました。最新はバージョン1.1.5です。

主な変更点：

（1）単位円に15度刻みの目盛を入れました。

（2）ソフトのタイトルを「三角関数グリグリ」としました。

（3）描画のコードを整理して、処理スピードを上げてチラつきを抑えました。

「trigonometric_function.zip」をダウンロード