4月 | 2020 | KatsEye

連続計測概要（動画）

　エクセルVBAから、ステッピングモーター位置決め用とレーザー式測長センサー（AE-VL53L0X ）制御用の２台のARDUINOにそれぞれシリアル通信し、連続計測する処理を行っています。
　次の動画ではスライドテーブルが１０ｍｍづつ移動し、停止時に左端のクマ模様の箱までの距離を測長します。各測定ポイントでは１０回計測を行い、平均値をグラフ化します。

　次の写真はレーザー式測長センサーとクマの箱の位置関係を示すものです。グラフは原点復帰位置（写真位置）が０mmとなる様に換算表示しています。

接続・構成

　機器構成は下の写真の通りです。エクセルVBAからコントロールは私の環境では、スライダーの位置決めに“COM４”ポート、レーザー式センサーの計測に“COM３”ポートを介して各ARDUINOにコマンドを送信し実行します。幾つか関連する確認も行っていますので、不要な配線もあります。

　次の図はエクセルがある PC側とARDUINOの接続図です。

レーザーセンサー計測プログラム

　レーザー式測長センサー（AE-VL53L0X ）制御用のARDUINOプログラムを示します。AE-VL53L0X のサンプルプログラムにパソコンとの通信プログラムを追加しました。

#include "Adafruit_VL53L0X.h"

Adafruit_VL53L0X lox = Adafruit_VL53L0X();

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  while (! Serial) {
    delay(1);
  }
  
  if (!lox.begin()) {
     while(1);
  }
}

void loop() {

   if ( Serial.available() > 0 ) {
      // \r(CR), \r\n(CR+LF) ，\n(LF)
      String str = Serial.readStringUntil('\n'); 

      if ( str == "TEST") {
          VL53L0X_RangingMeasurementData_t measure;
          lox.rangingTest(&measure, false);   // pass in 'true' to get debug data printout!

          if (measure.RangeStatus != 4) {     // phase failures have incorrect data
              Serial.print("OK:"); 
              Serial.println(measure.RangeMilliMeter);
          } else {
              Serial.println("NG: OUT OF RANGE");
          }

      } else if( str == "AVRG" ){
          Serial.print("AV:");
           
          for(int i=0; i<10; i=i+1) {
              VL53L0X_RangingMeasurementData_t measure;
              lox.rangingTest(&measure, false);   // pass in 'true' to get debug data printout!

              if (measure.RangeStatus != 4) {     // phase failures have incorrect data        
                  Serial.print(measure.RangeMilliMeter);
              } else {
                  Serial.print("NG: OUT OF RANGE");
              }
              if(i < 9){    
                Serial.print(",");
                delay(50);
              }
          }
          
          Serial.println("");
      
      } else if( str == "CHCK" ){
          Serial.println("READY TO GO");
          
      } else {
          Serial.println("NG: [" + str + "]");
          
      }
  }
  delay(100);
  
}

　パソコンからの送信コマンドは下記です。（COM3）

Ｎｏ	コマンド	内　容
１	TEST	１回計測を行い、次の形式で結果を返信する。成功時　”OK:”＋[計測値] 失敗時　”NG: OUT OF RANGE”
２	AVRG	連続的に１０回計測し、次の形式で結果を返信する。成功時　”AV:”＋[計測値],[計測値],･･･････,[計測値] 失敗時　”NG: OUT OF RANGE”
３	CHCK	通信可能状態かをチェックする。成功時、”READY TO GO” を返信する。

エクセルＶＢＡプログラム

　ステッピングモーター制御は下記に投稿していますので、連続計測部分のみのＶＢＡプログラムを掲載します。
　①　ARDUINOでのGRBLの使い方
　②　エクセルでステッピングモーター位置決め

Private Sub CommandButton6_Click()
    Dim sht
    Dim res
    Dim pos_X
    Dim G_CD As String
    Dim ln_CNT
    Dim ii
    Dim res_s
    Dim tmp As Variant
    
    sht = ActiveSheet.Name
    
    Worksheets(sht).Range("H11:Q31").ClearContents
    
    ln_CNT = 0
    
    Do
        pos_X = Trim(Worksheets(sht).Cells(11 + ln_CNT, 3).Value)
        
        If pos_X = "" Then Exit Do
        
        G_CD = "G90G0X" & pos_X
        
        res = StartSerialComm(G_CD, "COM4")

        Do
        
            DoEvents
        
            res = StartSerialComm("?", "COM4")
  
            If InStr(res, "Idle") Then
                Exit Do
            End If
        Loop
  
        Sleep (200)
        
        res = StartSerialComm("AVRG", "COM3")
        
        res_s = Replace(res, "AV:", "")

        tmp = Split(res_s, ",")

        For ii = LBound(tmp) To UBound(tmp)
            Worksheets(sht).Cells(11 + ln_CNT, 8 + ii).Value = tmp(ii)
        Next ii

        DoEvents
        ln_CNT = ln_CNT + 1
        
        If ln_CNT >= 25 Then Exit Do
    Loop
    
    MsgBox "連続運転完了(" & Trim(Str(ln_CNT)) & ")", vbOKOnly
End Sub

　行番１７～５３の Do ～ Loop の間でスライダーの移動と計測を繰り返し行います。
　行番２４でＣＯＭ４を指定し、Ｇコード送信し、行番２６～３５の Do ～ Loop 処理で移動完了を待ちます。行番３９でＣＯＭ３を指定し、１０回計測コマンドを送信します。結果はカンマ（ , ）区切りで返信されるので、行番４１で先頭の “AV:” 部を除去し、行番４３で tmp（配列）にカンマ区切りの文字列を分割後、格納します。行番４５～４７では配列の計測結果をエクセルシート上に書き出しています。この様に０～２００(ｍｍ) の間を１０ｍｍ間隔で繰り返し計測します。
　書き出した計測結果の平均値，最大値，最小値，グラフ等は、予め表に設定したエクセルシート関数やリンクによって自動的に実行されます。
　