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M3D-EL-FP-USB Python Library

M3D-EL-FP-USB（6分力フォースプレート＋9軸モーションセンサ）用のPythonライブラリです。

機能

  • FTDI USB経由でのデバイス接続・通信
  • 測定データの収集（1〜1000Hz、まとめ数1〜25）
  • ゼロ調整
  • 校正パラメータの取得・保存・読み込み
  • AD値から工学値への変換
    • 6分力（Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz）
    • COP（Center of Pressure）
    • 加速度（3軸）
    • ジャイロ（3軸、±2000deg/s固定）
    • 地磁気（3軸）

必要条件

  • Python 3.8以上
  • FTDI D2XXドライバ（FTDIの公式サイトからダウンロード）

インストール

  1. FTDI D2XXドライバをインストール

  2. Pythonパッケージのインストール

    pip install -r requirements.txt

ファイル構成

ファイル 説明
m3d_el_fp_usb.py メインデバイス制御クラス
ftdi_comm.py FTDI USB通信モジュール
packet_parser.py パケット解析・工学値変換
test_initial_connect.py 初回接続テスト（校正パラメータ取得・保存）
test_zero.py ゼロ調整テスト
test_measure.py 測定テスト（リアルタイム表示）
test_multi_measure.py 複数台同時測定テスト
test_ext_trig.py 外部トリガテスト（トリガ出力）
test_ext_trig_wait.py 外部トリガテスト（トリガ受信待ち）
test_timing_stats.py データ取得タイミング統計テスト

使い方

初回接続（校正パラメータ取得）

from m3d_el_fp_usb import M3dElFpUsb

device = M3dElFpUsb()

# シリアル番号で接続
if device.connect_by_serial("M3D-FP2U9-006"):
    # 校正パラメータ取得
    device.get_calibration_parameters()

    # JSONに保存
    device.save_calibration_parameters(".")

    device.disconnect()

測定

import time
from m3d_el_fp_usb import M3dElFpUsb, AccelRange

device = M3dElFpUsb()

# シリアル番号で接続
if device.connect_by_serial("M3D-FP2U9-006"):
    # 校正パラメータ読み込み
    device.load_calibration_parameters("M3D-FP2U9-006.json")

    # ゼロ調整
    device.zero()

    # 測定条件設定
    device.set_frequency(1000)
    device.set_matome(1)
    device.set_acc_range(AccelRange.G16)

    # 測定開始
    device.start()

    # データ取得・工学値変換
    while measuring:
        if device.data_count > 0:
            ad_data = device.get_data()
            eng_data = device.ad_to_eng(ad_data, is_left=False)
            # eng_dataを処理...
        time.sleep(0.0001)  # GIL競合回避

    # 測定停止
    device.stop()
    device.disconnect()

デバイス一覧の取得

from m3d_el_fp_usb import M3dElFpUsb

device = M3dElFpUsb()
devices = device.list_devices()

for dev in devices:
    print(f"Index: {dev['index']}, Serial: {dev['serial']}")

複数台同時測定

import time
from m3d_el_fp_usb import M3dElFpUsb, AccelRange

# 各デバイスのインスタンスを作成
device_r = M3dElFpUsb()  # 右足
device_l = M3dElFpUsb()  # 左足

# シリアル番号で接続
device_r.connect_by_serial("M3D-FP2U9-001")
device_l.connect_by_serial("M3D-FP2U9-002")

# 校正パラメータ読み込み
device_r.load_calibration_parameters("M3D-FP2U9-001.json")
device_l.load_calibration_parameters("M3D-FP2U9-002.json")

# ゼロ調整
device_r.zero()
device_l.zero()

# 測定条件設定
device_r.set_frequency(1000)
device_r.set_matome(1)
device_r.set_acc_range(AccelRange.G16)

device_l.set_frequency(1000)
device_l.set_matome(1)
device_l.set_acc_range(AccelRange.G16)

# 測定開始
device_r.start()
device_l.start()

# データ取得
while measuring:
    if device_r.data_count > 0:
        ad_r = device_r.get_data()
        eng_r = device_r.ad_to_eng(ad_r, is_left=False)
    if device_l.data_count > 0:
        ad_l = device_l.get_data()
        eng_l = device_l.ad_to_eng(ad_l, is_left=True)
    time.sleep(0.0001)  # GIL競合回避

# 測定停止・切断
device_r.stop()
device_l.stop()
device_r.disconnect()
device_l.disconnect()

外部トリガ使用（トリガ出力する）

import time
from m3d_el_fp_usb import M3dElFpUsb, AccelRange

# 各デバイスのインスタンスを作成
device_r = M3dElFpUsb()  # 右足（マスター）
device_l = M3dElFpUsb()  # 左足（スレーブ）

# シリアル番号で接続
device_r.connect_by_serial("M3D-FP2U9-001")
device_l.connect_by_serial("M3D-FP2U9-002")

# 校正パラメータ読み込み・ゼロ調整・測定条件設定...

# 外部トリガ待ち状態に移行
device_r.ext()  # マスター
device_l.ext()  # スレーブ
device_l.start_receive()  # スレーブは先に受信スレッド開始

# トリガ信号を出力（測定開始）
# ※マスターにのみ発行（マスターがトリガ出力し、スレーブはトリガ受信）
device_r.trig()

# データ取得
while measuring:
    if device_r.data_count > 0:
        ad_r = device_r.get_data()
        eng_r = device_r.ad_to_eng(ad_r, is_left=False)
    if device_l.data_count > 0:
        ad_l = device_l.get_data()
        eng_l = device_l.ad_to_eng(ad_l, is_left=True)
    time.sleep(0.0001)  # GIL競合回避

# 測定停止・切断
device_r.stop()
device_l.stop()
device_r.disconnect()
device_l.disconnect()

外部トリガ使用（トリガ受信を待つ）

# 外部トリガ待ち状態に移行
device_r.ext()
device_r.start_receive()  # 受信スレッド開始
device_l.ext()
device_l.start_receive()  # 受信スレッド開始

# trig()は使用せず、外部からのトリガ信号を待つ
# トリガ受信後、自動的に測定開始

# データ取得
while measuring:
    if device_r.data_count > 0:
        ad_r = device_r.get_data()
        eng_r = device_r.ad_to_eng(ad_r, is_left=False)
    if device_l.data_count > 0:
        ad_l = device_l.get_data()
        eng_l = device_l.ad_to_eng(ad_l, is_left=True)
    time.sleep(0.0001)  # GIL競合回避

# 測定停止・切断
device_r.stop()
device_l.stop()
device_r.disconnect()
device_l.disconnect()

工学値チャンネル（19ch）

チャンネル 説明 単位
ACC_X/Y/Z 加速度 G
GYRO_X/Y/Z 角速度 deg/s
MAG_X/Y/Z 地磁気 uT
FX/FY/FZ 6分力の力成分 N
MX/MY/MZ 6分力のモーメント成分 N*m
MXD/MYD 座標変換後モーメント N*m
COP_X/COP_Y 圧力中心 mm

加速度センサレンジ

レンジ 値
G2 ±2G
G4 ±4G
G8 ±8G
G16 ±16G

注意事項

  • 設定変更はIDLE状態でのみ可能
  • ゼロ調整は測定前に毎回実行してください
  • 左足装着時は ad_to_eng(ad_data, is_left=True) を指定
  • 測定ループには time.sleep(0.0001) を入れてください（GIL競合回避のため）

APIリファレンス

プロパティ

プロパティ 型 説明
status DeviceStatus デバイスの状態
info DeviceInfo デバイス情報（シリアル番号等）
calibration CalibrationParams 校正パラメータ
data_count int バッファ内のデータ数
is_connected bool 接続状態

DeviceStatus

値 説明
NO_DEVICE 未接続
INITIALIZE 初期化中
IDLE 待機中
EXT 外部トリガ待ち受け中
MEASURE 測定中
ZERO ゼロ調整中
ERROR エラー発生

接続・切断

メソッド 引数 戻り値 説明
list_devices() なし List[dict] 接続可能なデバイス一覧を取得
connect(device_index) int bool インデックスで接続
connect_by_serial(serial) str bool シリアル番号で接続
disconnect() なし なし 切断

測定制御

メソッド 引数 戻り値 説明
start() なし bool 測定開始
stop() なし bool 測定停止
ext() なし bool 外部トリガ待ち状態に移行
trig() なし bool トリガ信号出力（マスターデバイス用）
start_receive() なし bool 受信スレッド開始（スレーブデバイス用）
stop_receive() なし なし 受信スレッド停止
zero() なし bool ゼロ調整（5秒タイムアウト）

データ取得・変換

メソッド 引数 戻り値 説明
get_data(count) int（デフォルト1） np.ndarray AD値を取得
get_data_with_time(count) int（デフォルト1） tuple(np.ndarray, float) AD値と受信時刻を取得
ad_to_eng(ad_values, is_left) np.ndarray, bool np.ndarray AD値を工学値に変換

設定

メソッド 引数 戻り値 説明
set_frequency(frequency) int（1〜1000） bool サンプリング周波数設定
set_matome(matome) int（1〜25） bool まとめ数設定
set_acc_range(range_val) AccelRange bool 加速度レンジ設定

校正パラメータ

メソッド 引数 戻り値 説明
get_device_status() なし DeviceStatus デバイスステータス取得
get_calibration_parameters() なし bool 校正パラメータをデバイスから取得
save_calibration_parameters(directory) str bool 校正パラメータをJSONに保存
load_calibration_parameters(filepath) str bool 校正パラメータをJSONから読み込み

ライセンス

MIT License - 株式会社テック技販

バージョン

  • 1.0.0.0: 初版リリース

About

M3D-EL-FP-USB Python library - 6-axis force plate with 9-axis motion sensor

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Dec 17, 2025

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