電子回路実験における光学的立体認識による教育支援システムの開発研究

本研究は,理工学分野における「ものづくり」教育として重要である電子回路の作製・実験の指導を,高能率かつ安全に行うための教育支援システムを研究・開発することを目的とする。本システムの基本となる技術は,学生がブレッドボードに作製した実験回路に対して,回路画像をコンピュータに取り込み,LAN接続された指導者側コンピュータが,回路画像から回路素子や配線を自動認識することである。そして,回路認識の結果を回路記述言語(SPICE)に翻訳できれば,コンピュータによる回路シミュレーションが可能となり,作製回路の動作をコンピュータ上に表示できるため,作製回路の誤りを直ちに発見でき,さらに誤った回路による事故を防ぐことができる。平成16年度は,前年度に続き,以下の1〜3に示す研究を行った。1.回路認識の高精度化平成15年度の研究では,回路素子の識別は高い精度が得られたが,実験回路の配線位置に対する自動検出の精度は不十分であった。平成16年度は,回路認識法にモルフォロジー演算を組み合わせるなどの改良を施し,検出精度の大幅な向上を実現した。2.回路翻訳回路翻訳は,回路素子や配線などを自動認識した情報に基づいて,回路記述言語を自動的に生成するという新しい試みである。回路記述言語は,国内外で標準的に用いられている「SPICE」を採用した。現在の回路認識法では,回路の素子値を自動判別することが出来ないため,素子値を手入力することにより,回路翻訳を可能にするアルゴリズムを考案した。3.実験環境への適用測定機器(オシロスコープ,発信機,電源装置など)を設置した実験教育環境での応用に関する研究を行った。その結果より,本システムを改良し,下記(1)〜(3)を実現できれば実用化が可能になると考える。(1)卓上装置の小型化,(2)回路認識の高速化,(3)素子値の自動判別

本研究は,理工学分野における「ものづくり」教育として重要である電子回路の作製・実験の指導を,高能率かつ安全に行うための教育支援システムを研究・開発することを目的とする。本システムの基本となる技術は,学生がブレッドボードに作製した実験回路に対して,回路画像をコンピュータに取り込み,LAN接続された指導者側コンピュータが,回路画像から回路素子や配線を自動認識することである。そして,回路認識の結果を回路記述言語(SPICE)に翻訳できれば,コンピュータによる回路シミュレーションが可能となり,作製回路の動作をコンピュータ上に表示できるため,作製回路の誤りを直ちに発見でき,さらに誤った回路による事故を防ぐことができる。平成16年度は,前年度に続き,以下の1〜3に示す研究を行った。1.回路認識の高精度化平成15年度の研究では,回路素子の識別は高い精度が得られたが,実験回路の配線位置に対する自動検出の精度は不十分であった。平成16年度は,回路認識法にモルフォロジー演算を組み合わせるなどの改良を施し,検出精度の大幅な向上を実現した。2.回路翻訳回路翻訳は,回路素子や配線などを自動認識した情報に基づいて,回路記述言語を自動的に生成するという新しい試みである。回路記述言語は,国内外で標準的に用いられている「SPICE」を採用した。現在の回路認識法では,回路の素子値を自動判別することが出来ないため,素子値を手入力することにより,回路翻訳を可能にするアルゴリズムを考案した。3.実験環境への適用測定機器(オシロスコープ,発信機,電源装置など)を設置した実験教育環境での応用に関する研究を行った。その結果より,本システムを改良し,下記(1)〜(3)を実現できれば実用化が可能になると考える。(1)卓上装置の小型化,(2)回路認識の高速化,(3)素子値の自動判別