JP2003004409A - 位置測定方式及び位置測定装置 - Google Patents
位置測定方式及び位置測定装置Info
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- JP2003004409A JP2003004409A JP2001192938A JP2001192938A JP2003004409A JP 2003004409 A JP2003004409 A JP 2003004409A JP 2001192938 A JP2001192938 A JP 2001192938A JP 2001192938 A JP2001192938 A JP 2001192938A JP 2003004409 A JP2003004409 A JP 2003004409A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 地中や水中であっても基準位置から検出対象
位置までの距離や位置を測定することのできる位置測定
装置を提供すること。 【解決手段】 第一の地点に配置され三軸座標系の各軸
に配置された第一〜第三の励磁コイルと、順に励磁する
ための第一の切換回路１４と、検出対象位置に配置され
三軸座標系の各軸に配置された第一〜第三の検出コイル
と、出力を順に取り出すための第二の切換回路１６と、
電圧取出し回路とを含む。電圧測定を繰り返し行い、各
検出コイルから得られる誘起電圧を用いてあらかじめ定
められた演算を行うことにより、第一〜第三の検出コイ
ルの組み合わせが変位した場合に、第一の地点から変位
位置までの距離や変位した位置を算出する。
位置までの距離や位置を測定することのできる位置測定
装置を提供すること。 【解決手段】 第一の地点に配置され三軸座標系の各軸
に配置された第一〜第三の励磁コイルと、順に励磁する
ための第一の切換回路１４と、検出対象位置に配置され
三軸座標系の各軸に配置された第一〜第三の検出コイル
と、出力を順に取り出すための第二の切換回路１６と、
電圧取出し回路とを含む。電圧測定を繰り返し行い、各
検出コイルから得られる誘起電圧を用いてあらかじめ定
められた演算を行うことにより、第一〜第三の検出コイ
ルの組み合わせが変位した場合に、第一の地点から変位
位置までの距離や変位した位置を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基準位置に対する検
出対象位置の距離や位置を測定する測定方式に関する。
出対象位置の距離や位置を測定する測定方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】山腹や道路の路肩のような斜面の崩壊を
測定する場合の測定手法として、以下のような例があ
る。第１の例では、検出対象位置と基準位置との間にワ
イヤを設置すると共にワイヤには張力計を設置し、ワイ
ヤの張力から斜面の崩壊発生を検出する。第２の例で
は、検出対象位置と基準位置との間にワイヤを設置する
と共にワイヤには移動計などを設置し、ワイヤの変位か
ら斜面の崩壊発生を検出する。
測定する場合の測定手法として、以下のような例があ
る。第１の例では、検出対象位置と基準位置との間にワ
イヤを設置すると共にワイヤには張力計を設置し、ワイ
ヤの張力から斜面の崩壊発生を検出する。第２の例で
は、検出対象位置と基準位置との間にワイヤを設置する
と共にワイヤには移動計などを設置し、ワイヤの変位か
ら斜面の崩壊発生を検出する。
【０００３】これらの測定手法は、検出対象系に対して
測定系を接触させる形で測定しており、測定間隔、すな
わち検出対象位置と基準位置との間隔を長くするとワイ
ヤの弛みが測定誤差として影響することになることか
ら、比較的短距離の間隔の測定に限定される。
測定系を接触させる形で測定しており、測定間隔、すな
わち検出対象位置と基準位置との間隔を長くするとワイ
ヤの弛みが測定誤差として影響することになることか
ら、比較的短距離の間隔の測定に限定される。
【０００４】上記の問題点を解消する測定手法として、
光学測定方式がある。光学測定方式を用いる場合には光
波距離計やトランシット等が用いられる。このような光
学計測機器を用いることで、基準位置を決定して検出対
象位置への光学測量を行い、基準位置に対する検出対象
位置の方位変化を非接触で求めることができる。しか
も、測定間隔も長距離にすることが可能となり、斜面の
変位や崩壊を測定する方式として多く用いられている。
光学測定方式がある。光学測定方式を用いる場合には光
波距離計やトランシット等が用いられる。このような光
学計測機器を用いることで、基準位置を決定して検出対
象位置への光学測量を行い、基準位置に対する検出対象
位置の方位変化を非接触で求めることができる。しか
も、測定間隔も長距離にすることが可能となり、斜面の
変位や崩壊を測定する方式として多く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学測
定方式では地表面の変位を３次元座標系で求めることは
できても、地中内部においては光学計測機器では検出対
象位置を直視できないことから地中内部の変位を測定で
きないという欠点があった。
定方式では地表面の変位を３次元座標系で求めることは
できても、地中内部においては光学計測機器では検出対
象位置を直視できないことから地中内部の変位を測定で
きないという欠点があった。
【０００６】本発明の課題は、地中や水中であっても基
準位置から検出対象位置までの距離や位置を測定するこ
とのできる位置測定方式及び位置測定装置を提供するこ
とにある。
準位置から検出対象位置までの距離や位置を測定するこ
とのできる位置測定方式及び位置測定装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
直交する三軸座標系のそれぞれの軸に配置した第一、第
二、第三の励磁コイルの組み合わせを第一の地点に配置
し、前記第一の地点から既知の距離ｒ0 だけ離れた第二
の地点には、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸
に配置した第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
を配置し、前記第一の励磁コイルを励磁してその際の前
記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu
1、Ｅv1、Ｅw1を順に計測し、次に、前記第二の励磁コ
イルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検出コ
イルに誘起される電圧Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2を順に計測し、
続いて、前記第三の励磁コイルを励磁してその際の前記
第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3を順に計測し、前記各電圧の二乗和として、
Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 を以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出することを特徴とする位置測定方式が提供される。
直交する三軸座標系のそれぞれの軸に配置した第一、第
二、第三の励磁コイルの組み合わせを第一の地点に配置
し、前記第一の地点から既知の距離ｒ0 だけ離れた第二
の地点には、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸
に配置した第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
を配置し、前記第一の励磁コイルを励磁してその際の前
記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu
1、Ｅv1、Ｅw1を順に計測し、次に、前記第二の励磁コ
イルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検出コ
イルに誘起される電圧Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2を順に計測し、
続いて、前記第三の励磁コイルを励磁してその際の前記
第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3を順に計測し、前記各電圧の二乗和として、
Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 を以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出することを特徴とする位置測定方式が提供される。
【０００８】本発明によればまた、交流信号を出力する
信号発生回路と、互いに直交する三軸座標系のそれぞれ
の軸に配置され、第一の地点に設置された第一、第二、
第三の励磁コイルの組み合わせと、前記第一、第二、第
三の励磁コイルを前記信号発生回路の出力で順に励磁す
るための第一の切換回路と、互いに直交する三軸座標系
のそれぞれの軸に配置され、前記第一の地点から既知の
距離ｒ0 だけ離れた第二の地点に配置された第一、第
二、第三の検出コイルの組み合わせと、前記第一、第
二、第三の検出コイルの出力を順に取り出すための第二
の切換回路と、該第二の切換回路から取り出された出力
から電圧信号を得る電圧取出し回路とを含み、前記第一
の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三
の検出コイルに誘起される電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅw1を順に
計測し、次に、前記第二の励磁コイルを励磁してその際
の前記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧
Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2を順に計測し、続いて、前記第三の励
磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検
出コイルに誘起される電圧Ｅu3、Ｅv3、Ｅw3を順に計測
し、前記各電圧の二乗和として、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ
2 を以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出できるようにしたことを特徴とする位置測定装置が
提供される。
信号発生回路と、互いに直交する三軸座標系のそれぞれ
の軸に配置され、第一の地点に設置された第一、第二、
第三の励磁コイルの組み合わせと、前記第一、第二、第
三の励磁コイルを前記信号発生回路の出力で順に励磁す
るための第一の切換回路と、互いに直交する三軸座標系
のそれぞれの軸に配置され、前記第一の地点から既知の
距離ｒ0 だけ離れた第二の地点に配置された第一、第
二、第三の検出コイルの組み合わせと、前記第一、第
二、第三の検出コイルの出力を順に取り出すための第二
の切換回路と、該第二の切換回路から取り出された出力
から電圧信号を得る電圧取出し回路とを含み、前記第一
の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三
の検出コイルに誘起される電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅw1を順に
計測し、次に、前記第二の励磁コイルを励磁してその際
の前記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧
Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2を順に計測し、続いて、前記第三の励
磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検
出コイルに誘起される電圧Ｅu3、Ｅv3、Ｅw3を順に計測
し、前記各電圧の二乗和として、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ
2 を以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出できるようにしたことを特徴とする位置測定装置が
提供される。
【０００９】
【作用】本発明によれば、検出コイルの組み合わせを斜
面の地中内部に設置した場合には、それらの出力から斜
面の地中内部での変位が検出できることから、斜面内部
の土塊に歪みが発生して斜面表面が崩壊に至る前兆を検
出することが可能となり、斜面表面の崩壊ではなく斜面
内部の歪み発生段階で警報を行うことも可能となる。こ
れは、検出コイルを水底に設置した場合でも同様であ
る。
面の地中内部に設置した場合には、それらの出力から斜
面の地中内部での変位が検出できることから、斜面内部
の土塊に歪みが発生して斜面表面が崩壊に至る前兆を検
出することが可能となり、斜面表面の崩壊ではなく斜面
内部の歪み発生段階で警報を行うことも可能となる。こ
れは、検出コイルを水底に設置した場合でも同様であ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第
１の実施の形態による位置測定装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１において、本位置測定装置は、交流信
号を出力する信号発生回路として、発振回路１１とその
出力を増幅するための増幅回路１２とを有する。発振回
路１１の周波数は可聴帯域が好ましいが、これに限定さ
れない。位置測定装置はまた、互いに直交する三軸座標
系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに組み合わされ既知の
第一の地点Ｐ1 に配置された一体の第一、第二、第三の
励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚと、第一〜第三の励
磁コイル１３Ｘ〜１３Ｚを増幅回路１２の出力で順に励
磁するための第一の切換回路１４とを有する。位置測定
装置は更に、互いに直交する三軸座標系のＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸のそれぞれに組み合わされ第一の地点Ｐ1 から既知
の距離ｒ0 だけ離れた既知の第二の地点Ｐ2 に配置され
た一体の第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５
Ｙ、１５Ｚと、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
の出力を順に取り出すための第二の切換回路１６とを有
する。第二の切換回路１６には、これから取り出された
出力から電圧信号を得る電圧取出し回路として、第二の
切換回路１６の出力の検波を行う検波回路１７が接続さ
れている。検波回路１７の出力は電圧計１８により電圧
信号として取出されたり、後述する演算装置（図示せ
ず）に入力される。
実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第
１の実施の形態による位置測定装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１において、本位置測定装置は、交流信
号を出力する信号発生回路として、発振回路１１とその
出力を増幅するための増幅回路１２とを有する。発振回
路１１の周波数は可聴帯域が好ましいが、これに限定さ
れない。位置測定装置はまた、互いに直交する三軸座標
系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに組み合わされ既知の
第一の地点Ｐ1 に配置された一体の第一、第二、第三の
励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚと、第一〜第三の励
磁コイル１３Ｘ〜１３Ｚを増幅回路１２の出力で順に励
磁するための第一の切換回路１４とを有する。位置測定
装置は更に、互いに直交する三軸座標系のＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸のそれぞれに組み合わされ第一の地点Ｐ1 から既知
の距離ｒ0 だけ離れた既知の第二の地点Ｐ2 に配置され
た一体の第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５
Ｙ、１５Ｚと、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
の出力を順に取り出すための第二の切換回路１６とを有
する。第二の切換回路１６には、これから取り出された
出力から電圧信号を得る電圧取出し回路として、第二の
切換回路１６の出力の検波を行う検波回路１７が接続さ
れている。検波回路１７の出力は電圧計１８により電圧
信号として取出されたり、後述する演算装置（図示せ
ず）に入力される。
【００１１】第一の地点Ｐ1 と第二の地点Ｐ2 との位置
関係は既知であり、第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１
３Ｚ、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚはどのよ
うな姿勢で配置されても良い。言い換えれば、第一〜第
三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｚの三軸座標系と、第一〜
第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの三軸座標系は、それ
ぞれの軸を合わせて配置するようなことは不要である。
これは、一体化された第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚは、地表面に限らず、地中に埋め込まれたり水中
に投棄して水底に配置されるからである。この場合、本
位置測定装置の設置場所に応じて、第一〜第三の励磁コ
イル１３Ｘ〜１３Ｚと第一の切換回路１４とを信号ケー
ブルで結び、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚと
第二の切換回路１６とを信号ケーブルで結ぶ。これは、
後述するすべての実施の形態においても同様である。
関係は既知であり、第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１
３Ｚ、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚはどのよ
うな姿勢で配置されても良い。言い換えれば、第一〜第
三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｚの三軸座標系と、第一〜
第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの三軸座標系は、それ
ぞれの軸を合わせて配置するようなことは不要である。
これは、一体化された第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚは、地表面に限らず、地中に埋め込まれたり水中
に投棄して水底に配置されるからである。この場合、本
位置測定装置の設置場所に応じて、第一〜第三の励磁コ
イル１３Ｘ〜１３Ｚと第一の切換回路１４とを信号ケー
ブルで結び、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚと
第二の切換回路１６とを信号ケーブルで結ぶ。これは、
後述するすべての実施の形態においても同様である。
【００１２】本位置測定装置は、第二の地点Ｐ2 にある
べき第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚが何らかの
原因で第三の地点Ｐ3 に移動したこと、その際の第一の
地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離ｒ1 、更には第
三の地点Ｐ3 の位置座標を測定するためのものである。
べき第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚが何らかの
原因で第三の地点Ｐ3 に移動したこと、その際の第一の
地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離ｒ1 、更には第
三の地点Ｐ3 の位置座標を測定するためのものである。
【００１３】本位置測定装置の動作は、簡単に言えば、
はじめに、第一の励磁コイル１３Ｘを励磁してその際の
第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起される電
圧を順に取り出す。次に、第二の励磁コイル１３Ｙを励
磁してその際の第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
に誘起される電圧を順に取り出し、続いて、第三の励磁
コイル１３Ｚを励磁してその際の第一〜第三の検出コイ
ル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起される電圧を順に取り出す。
はじめに、第一の励磁コイル１３Ｘを励磁してその際の
第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起される電
圧を順に取り出す。次に、第二の励磁コイル１３Ｙを励
磁してその際の第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
に誘起される電圧を順に取り出し、続いて、第三の励磁
コイル１３Ｚを励磁してその際の第一〜第三の検出コイ
ル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起される電圧を順に取り出す。
【００１４】そして、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚから得られた合計９種類の誘起電圧を用いてあら
かじめ定められた演算（後述する）を行うことにより、
第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離を算出
し、更に位置座標を算出する。
１５Ｚから得られた合計９種類の誘起電圧を用いてあら
かじめ定められた演算（後述する）を行うことにより、
第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離を算出
し、更に位置座標を算出する。
【００１５】具体的に言えば、発振回路１１の出力を増
幅回路１２で電力増幅した後、第一の切換回路１４にお
いて第一から第三までの励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１
３Ｚをそれぞれ所定時間だけ励磁するように順次切り換
え、互いに９０度の角度関係で磁界を発生させる。そし
て、第一の励磁コイル１３Ｘを励磁しているときに第一
〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧をそ
れぞれ、第二の切換回路１６を通して検波回路１７、電
圧計１８により測定する。
幅回路１２で電力増幅した後、第一の切換回路１４にお
いて第一から第三までの励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１
３Ｚをそれぞれ所定時間だけ励磁するように順次切り換
え、互いに９０度の角度関係で磁界を発生させる。そし
て、第一の励磁コイル１３Ｘを励磁しているときに第一
〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧をそ
れぞれ、第二の切換回路１６を通して検波回路１７、電
圧計１８により測定する。
【００１６】次に、第二の励磁コイル１３Ｙを励磁して
いるときに第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘
起する電圧をそれぞれ測定する。同様にして、第三の励
磁コイル１３Ｚを励磁しているときに第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。これ
らの電圧測定により合計９種類の電圧データが得られ
る。
いるときに第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘
起する電圧をそれぞれ測定する。同様にして、第三の励
磁コイル１３Ｚを励磁しているときに第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。これ
らの電圧測定により合計９種類の電圧データが得られ
る。
【００１７】図２は本発明による位置測定の原理を説明
するための図である。例えば、Ｘ軸コイルである励磁コ
イル１３Ｘから発生する磁気モーメントをＭとして、磁
気モーメントＭが作る磁界上の点Ｐにおける磁界をＨと
すれば、励磁コイル１３Ｘと点Ｐとを結ぶ線分ｒ（距
離）の方向の磁界成分をＨｒ、ｒと直交して中心軸（こ
こではＸ軸）の外側に向かう磁界成分をＨθとすると、
ＨｒとＨθは次式で示される。
するための図である。例えば、Ｘ軸コイルである励磁コ
イル１３Ｘから発生する磁気モーメントをＭとして、磁
気モーメントＭが作る磁界上の点Ｐにおける磁界をＨと
すれば、励磁コイル１３Ｘと点Ｐとを結ぶ線分ｒ（距
離）の方向の磁界成分をＨｒ、ｒと直交して中心軸（こ
こではＸ軸）の外側に向かう磁界成分をＨθとすると、
ＨｒとＨθは次式で示される。
【００１８】
Ｈｒ＝２Ｍ・ｃｏｓθ／４π・μ0 ・ｒ3 （１）
Ｈθ＝Ｍ・ｓｉｎθ／４π・μ0 ・ｒ3 （２）
磁界Ｈの二乗は次式で示される。
【００１９】
Ｈ2 ＝Ｈｒ2 ＋Ｈθ 2
＝ｋｒ2 （３ｃｏｓ2 θ＋１）
＝ｋｒ2 （３ｘ2 ／ｒ2 ＋１） （３）
但し、ｋｒ＝（Ｍ／４π・μ0 ・ｒ3 ）とし、ｘはｒの
Ｘ軸成分とする。
Ｘ軸成分とする。
【００２０】ある位置にあるＸ軸コイル（励磁コイル１
３Ｘ）を励磁したときに別の位置Ｐにある第一、第二、
第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起される
電圧をそれぞれＥu1、Ｅv1、Ｅw1とすれば、Ｘ軸コイル
を励磁した磁界の二乗Ｈｘ2は次式で示される。ここで
θ1 はｒ成分がＸ軸と作る角度とする。
３Ｘ）を励磁したときに別の位置Ｐにある第一、第二、
第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起される
電圧をそれぞれＥu1、Ｅv1、Ｅw1とすれば、Ｘ軸コイル
を励磁した磁界の二乗Ｈｘ2は次式で示される。ここで
θ1 はｒ成分がＸ軸と作る角度とする。
【００２１】
Ｈｘ2 ＝ｋｒ2 （３ｃｏｓ2 θ1 ＋１）
＝Kｅ2 （Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 ）
＝Kｅ・Ｅｘ2 （４）
但し、Kｅは角度θを電圧に変換した時の比例定数であ
る。
る。
【００２２】（４）式から明らかなように、Ｅｘ2 ＝
（Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 ）と定義され、同様にして、
励磁コイル１３Ｙを励磁したときに位置Ｐにある第一、
第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起
される電圧をそれぞれＥu2、Ｅv2、Ｅw2とし、励磁コイ
ル１３Ｚを励磁したときに位置Ｐにある第一、第二、第
三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起される電
圧をそれぞれＥu3、Ｅv3、Ｅw3とすると、 Ｅｙ2 ＝（Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 ） Ｅｚ2 ＝（Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 ） と定義される。
（Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 ）と定義され、同様にして、
励磁コイル１３Ｙを励磁したときに位置Ｐにある第一、
第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起
される電圧をそれぞれＥu2、Ｅv2、Ｅw2とし、励磁コイ
ル１３Ｚを励磁したときに位置Ｐにある第一、第二、第
三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起される電
圧をそれぞれＥu3、Ｅv3、Ｅw3とすると、 Ｅｙ2 ＝（Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 ） Ｅｚ2 ＝（Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 ） と定義される。
【００２３】（４）式をＥｘ2 について解くと、
Ｅｘ2 ＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｃｏｓ2 θ1 ＋１）
＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｘ2 ／ｒ2 ＋１） （５）
同様にＹ軸、Ｚ軸の励磁コイル１３Ｙ、１３Ｚを励磁し
たときの出力電圧は、次式で示される。ここで、θ2 、
θ3 はそれぞれ、ｒ成分がＹ軸、Ｚ軸と作る角度とし、
ｙはｒのＹ軸成分、ｚはｒのＺ軸成分する。
たときの出力電圧は、次式で示される。ここで、θ2 、
θ3 はそれぞれ、ｒ成分がＹ軸、Ｚ軸と作る角度とし、
ｙはｒのＹ軸成分、ｚはｒのＺ軸成分する。
【００２４】
Ｅｙ2 ＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｃｏｓ2 θ2 ＋１）
＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｙ2 ／ｒ2 ＋１） （６）
Ｅｚ2 ＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｃｏｓ2 θ3 ＋１）
＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｚ2 ／ｒ2 ＋１） （７）
（５）式から（７）式を合計すると次式となる。
【００２５】
Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2
＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・［３（ｘ2 ＋ｙ2 ＋ｚ2 ）／ｒ2 ＋３］
＝６（ｋｒ2 ／Kｅ） （８）
（８）式を（５）式に代入すれば、
Ｅｘ2 ＝（ｋｒ2 ／Kｅ）・（３ｃｏｓ2 θ1 ＋１）
＝（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）・（３ｃｏｓ2 θ1 ＋１）／６ （９）
（９）式よりθ1 を算出すると、
３ｃｏｓ2 θ1
＝６Ｅｘ2 ／（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）−１
ｃｏｓθ1
＝［１／（３）1/2 ］・［６Ｅｘ2 ／（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）−１］1/2
θ1
＝ｃｏｓ-1｛［１／（３）1/2 ］・［６Ｅｘ2 ／（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）
−１］1/2 ｝ （１０）
同様に、Ｙ軸、Ｚ軸についてのθ2 、θ3 は次式で示さ
れる。
れる。
【００２６】
θ2
＝ｃｏｓ-1｛［１／（３）1/2 ］・［６Ｅｙ2 ／（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）
−１］1/2 ｝ （１１）
θ3
＝ｃｏｓ-1｛［１／（３）1/2 ］・［６Ｅｚ2 ／（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）
−１］1/2 ｝ （１２）
以上の通り、第一から第三の検出コイル１５Ｘ、１５
Ｙ、１５Ｚに誘起される電圧Ｅu1〜Ｅu3、Ｅv1〜Ｅv3、
Ｅw1〜Ｅw3を計測すれば、（１０）式〜（１２）式の演
算のみにより、ある位置から別の位置Ｐへの方位が求ま
ることになる。
Ｙ、１５Ｚに誘起される電圧Ｅu1〜Ｅu3、Ｅv1〜Ｅv3、
Ｅw1〜Ｅw3を計測すれば、（１０）式〜（１２）式の演
算のみにより、ある位置から別の位置Ｐへの方位が求ま
ることになる。
【００２７】次に、ｋｒ＝Ｍ／４πμ0 ｒ3 を（８）式
に代入すれば、 Ｅ＝（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）1/2 ＝Ｋ／ｒ3 （１３） ただし、Ｋは｛（６／Kｅ）1/2 ｝（Ｍ／４πμ0 ）と
する。
に代入すれば、 Ｅ＝（Ｅｘ2 ＋Ｅｙ2 ＋Ｅｚ2 ）1/2 ＝Ｋ／ｒ3 （１３） ただし、Ｋは｛（６／Kｅ）1/2 ｝（Ｍ／４πμ0 ）と
する。
【００２８】（１３）式からＥｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 の
和の平方根は、第一、第二、第三の励磁コイル１３Ｘ、
１３Ｙ、１３Ｚの組み合わせと第一、第二、第三の検出
コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚの組み合わせとの座標原
点間の距離ｒの３乗に反比例する関係が得られる。
和の平方根は、第一、第二、第三の励磁コイル１３Ｘ、
１３Ｙ、１３Ｚの組み合わせと第一、第二、第三の検出
コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚの組み合わせとの座標原
点間の距離ｒの３乗に反比例する関係が得られる。
【００２９】よって、図１に戻って言えば、第一の地点
Ｐ1 に設置した互いに直交する座標系に配置した第一〜
第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｙと第二の地点Ｐ2 にあ
る互いに直交する座標系に配置した第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚとの座標原点間の既知の距離をｒ0
とし、その時の式（５）、（６）、（７）に対応するＥ
ｘ0 2 、Ｅｙ0 2 、Ｅｚ0 2 の和の平方根をＥ0 とし、
さらに第一の地点Ｐ1にある互いに直交する座標系に配
置した第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｙと第三の
地点Ｐ3 に移動した互いに直交する座標系に配置した第
一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚとの座標原点間の
距離をｒ1 とし、その時の式（５）、（６）、（７）に
対応するＥｘ1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根を
Ｅ1 とすると、次式の関係が成立する。
Ｐ1 に設置した互いに直交する座標系に配置した第一〜
第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｙと第二の地点Ｐ2 にあ
る互いに直交する座標系に配置した第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚとの座標原点間の既知の距離をｒ0
とし、その時の式（５）、（６）、（７）に対応するＥ
ｘ0 2 、Ｅｙ0 2 、Ｅｚ0 2 の和の平方根をＥ0 とし、
さらに第一の地点Ｐ1にある互いに直交する座標系に配
置した第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３Ｙと第三の
地点Ｐ3 に移動した互いに直交する座標系に配置した第
一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚとの座標原点間の
距離をｒ1 とし、その時の式（５）、（６）、（７）に
対応するＥｘ1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根を
Ｅ1 とすると、次式の関係が成立する。
【００３０】
Ｅ0 ／Ｅ1 ＝ｒ1 3 ／ｒ0 3 （１４）
（１４）式を距離ｒ1 について解くと、
ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝ｒ0 （１５）
以上のようにして、第一から第三の検出コイル１５Ｘ、
１５Ｙ、１５Ｚに誘起される電圧Ｅu1〜Ｅu3、Ｅv1〜Ｅ
v3、Ｅw1〜Ｅw3を計測し、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 の和
の平方根を算出したうえで、（１５）式の演算を行うこ
とにより第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離
ｒ1 が求められることになる。つまり、第一の地点Ｐ1
から第三の地点Ｐ3 までの距離ｒ1 を励磁コイルと検出
コイルの方向に関わらず算出できる。また、第一および
第二の地点Ｐ1 およびＰ2 の位置座標が既知であること
から第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの方位と距
離を算出することで第三の地点Ｐ3 の座標を算出するこ
とができる。なお、この場合の方位は、図２で説明した
のと同じ原理で算出できる。また、距離ｒ0 に関する電
圧データＥ0 を用いて予め校正をしておけば任意の位置
における測定が可能であることは言うまでもない。
１５Ｙ、１５Ｚに誘起される電圧Ｅu1〜Ｅu3、Ｅv1〜Ｅ
v3、Ｅw1〜Ｅw3を計測し、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 の和
の平方根を算出したうえで、（１５）式の演算を行うこ
とにより第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの距離
ｒ1 が求められることになる。つまり、第一の地点Ｐ1
から第三の地点Ｐ3 までの距離ｒ1 を励磁コイルと検出
コイルの方向に関わらず算出できる。また、第一および
第二の地点Ｐ1 およびＰ2 の位置座標が既知であること
から第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3 までの方位と距
離を算出することで第三の地点Ｐ3 の座標を算出するこ
とができる。なお、この場合の方位は、図２で説明した
のと同じ原理で算出できる。また、距離ｒ0 に関する電
圧データＥ0 を用いて予め校正をしておけば任意の位置
における測定が可能であることは言うまでもない。
【００３１】図１では、電圧計１８で計測した電圧値を
用いて、上記の演算を別の装置で行うことを想定してい
るが、電圧計１８に代えて、検波回路１７からのアナロ
グ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を持
つ演算処理装置を直接接続しても良い。この場合、演算
処理装置は、上記の演算を実行する処理プログラムを内
蔵しており、第二の切換回路１６から順に得られる９種
類の電圧値を順にサンプリングして上記の演算を行うこ
とにより、第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3までの距
離、第三の地点Ｐ3 の位置座標を算出する。
用いて、上記の演算を別の装置で行うことを想定してい
るが、電圧計１８に代えて、検波回路１７からのアナロ
グ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を持
つ演算処理装置を直接接続しても良い。この場合、演算
処理装置は、上記の演算を実行する処理プログラムを内
蔵しており、第二の切換回路１６から順に得られる９種
類の電圧値を順にサンプリングして上記の演算を行うこ
とにより、第一の地点Ｐ1 から第三の地点Ｐ3までの距
離、第三の地点Ｐ3 の位置座標を算出する。
【００３２】なお、第一、第二の切換回路１４、１６
は、いずれも切換え動作は手動、自動のいずれで行う回
路であっても良い。例えば、第一の切換回路１４におい
てある励磁コイルに対する接続時間がｔであれば、第一
〜第三の検出コイルにおけるそれぞれの接続時間はｔ／
３とするのが好ましい。
は、いずれも切換え動作は手動、自動のいずれで行う回
路であっても良い。例えば、第一の切換回路１４におい
てある励磁コイルに対する接続時間がｔであれば、第一
〜第三の検出コイルにおけるそれぞれの接続時間はｔ／
３とするのが好ましい。
【００３３】図３は図１に示した第１の実施の形態の変
形例を示し、図１と同じ部分には同じ番号を付してい
る。本例では、図１における検波回路１７に代えて、増
幅回路１２の出力信号を検波信号とする同期検波回路２
０を用いている。同期検波回路２０を用いることでＳ／
Ｎ比が低下した場合でも、各検出コイルに混入するノイ
ズ成分を除去する効果を発揮する。
形例を示し、図１と同じ部分には同じ番号を付してい
る。本例では、図１における検波回路１７に代えて、増
幅回路１２の出力信号を検波信号とする同期検波回路２
０を用いている。同期検波回路２０を用いることでＳ／
Ｎ比が低下した場合でも、各検出コイルに混入するノイ
ズ成分を除去する効果を発揮する。
【００３４】図４は本発明の第２の実施の形態による位
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態で
は、第一の実施の形態における第一の切換回路１４を無
くし、第一の発振回路２１Ｘからの第一の周波数ｆ1 の
交流信号を第一の増幅回路２２Ｘで増幅して第一の励磁
コイル１３Ｘに与え、第二、三の発振回路２１Ｙ、２１
Ｚからの第二、三の周波数ｆ2 、ｆ3 の交流信号をそれ
ぞれ、第二、三の増幅回路２２Ｙ、２２Ｚで増幅して第
二、三の励磁コイル１３Ｙ、１３Ｚに与えるようにして
いる。
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態で
は、第一の実施の形態における第一の切換回路１４を無
くし、第一の発振回路２１Ｘからの第一の周波数ｆ1 の
交流信号を第一の増幅回路２２Ｘで増幅して第一の励磁
コイル１３Ｘに与え、第二、三の発振回路２１Ｙ、２１
Ｚからの第二、三の周波数ｆ2 、ｆ3 の交流信号をそれ
ぞれ、第二、三の増幅回路２２Ｙ、２２Ｚで増幅して第
二、三の励磁コイル１３Ｙ、１３Ｚに与えるようにして
いる。
【００３５】つまり、第一、第二、第三の周波数ｆ1 、
ｆ2 、ｆ3 の交流信号を第一、第二、第三の増幅回路２
２Ｘ、２２Ｙ、２２Ｚで電力増幅した後、第一の地点Ｐ
1 に設置した互いに直交する座標系に配置した第一、第
二、第三の励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚを互いに
９０度の角度で同時に励磁する。
ｆ2 、ｆ3 の交流信号を第一、第二、第三の増幅回路２
２Ｘ、２２Ｙ、２２Ｚで電力増幅した後、第一の地点Ｐ
1 に設置した互いに直交する座標系に配置した第一、第
二、第三の励磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚを互いに
９０度の角度で同時に励磁する。
【００３６】一方、第二の地点Ｐ2 に設置した互いに直
交する座標系に配置した第一、第二、第三の検出コイル
１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚには、第二の切換回路１６を介
して第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 検出用
の第一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚ
を接続している。
交する座標系に配置した第一、第二、第三の検出コイル
１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚには、第二の切換回路１６を介
して第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 検出用
の第一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚ
を接続している。
【００３７】これにより、第一、第二、第三の励磁コイ
ル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚをそれぞれ、第一、第二、第
三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の交流信号で同時に励磁し
た際に、第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５
Ｙ、１５Ｚのうち第一の検出コイル１５Ｘに誘起される
電圧から第一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、
２５Ｚにより第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ
3 の電圧を測定する。これらの電圧は、第１の実施の形
態における電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅw1に対応する。次に、第
二の切換回路１６により第二の検出コイル１５Ｙに切り
換え、第二の検出コイル１５Ｙに誘起される電圧から第
一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚによ
り第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の電圧を
測定する。これらの電圧は、第１の実施の形態における
電圧Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2に対応する。さらに、第二の切換
回路１６により第三の検出コイル１５Ｚに切り換え、第
三の検出コイル１５Ｚに誘起される電圧から第一、第
二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の電圧を測定する。
これらの電圧は、第１の実施の形態における電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3に対応する。
ル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚをそれぞれ、第一、第二、第
三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の交流信号で同時に励磁し
た際に、第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５
Ｙ、１５Ｚのうち第一の検出コイル１５Ｘに誘起される
電圧から第一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、
２５Ｚにより第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ
3 の電圧を測定する。これらの電圧は、第１の実施の形
態における電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅw1に対応する。次に、第
二の切換回路１６により第二の検出コイル１５Ｙに切り
換え、第二の検出コイル１５Ｙに誘起される電圧から第
一、第二、第三の検波回路２５Ｘ、２５Ｙ、２５Ｚによ
り第一、第二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の電圧を
測定する。これらの電圧は、第１の実施の形態における
電圧Ｅu2、Ｅv2、Ｅw2に対応する。さらに、第二の切換
回路１６により第三の検出コイル１５Ｚに切り換え、第
三の検出コイル１５Ｚに誘起される電圧から第一、第
二、第三の周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 の電圧を測定する。
これらの電圧は、第１の実施の形態における電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3に対応する。
【００３８】その後、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚが第三の地点Ｐ3 に移動した場合には、上記と同
様の電圧測定により上記と合わせて合計６回の測定から
１８種類の電圧データを得る。そして、第一および第二
の地点Ｐ1 、Ｐ2 が既知であることから、第１の実施の
形態と同じ演算方法により、第一の地点Ｐ1 から第三の
地点Ｐ3 までの距離を算出し、更に方位を算出して第三
の地点Ｐ3 の位置座標を算出することができる。
１５Ｚが第三の地点Ｐ3 に移動した場合には、上記と同
様の電圧測定により上記と合わせて合計６回の測定から
１８種類の電圧データを得る。そして、第一および第二
の地点Ｐ1 、Ｐ2 が既知であることから、第１の実施の
形態と同じ演算方法により、第一の地点Ｐ1 から第三の
地点Ｐ3 までの距離を算出し、更に方位を算出して第三
の地点Ｐ3 の位置座標を算出することができる。
【００３９】図５は本発明の第３の実施の形態による位
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態は、
図１の第１の実施の形態の構成に更に、互いに直交する
座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した第四、第五、第六の
励磁コイル３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚを第四の地点Ｐ4 に
設置し、互いに直交する座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置
した第七、第八、第九の励磁コイル３２Ｘ、３２Ｙ、３
２Ｚを第五の地点Ｐ5に設置したものである。
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態は、
図１の第１の実施の形態の構成に更に、互いに直交する
座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した第四、第五、第六の
励磁コイル３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚを第四の地点Ｐ4 に
設置し、互いに直交する座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置
した第七、第八、第九の励磁コイル３２Ｘ、３２Ｙ、３
２Ｚを第五の地点Ｐ5に設置したものである。
【００４０】本形態では、発振回路１１の出力を増幅回
路１２により電力増幅した後、第一の切換回路１４´に
より、第一の地点Ｐ1 に設置した第一、第二、第三の励
磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚを順次切り換えて互い
に９０度の角度で磁界を発生させる。そして、第一の励
磁コイル１３Ｘを励磁した際に、第二の地点Ｐ2 に設置
した第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１
５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換え、第一、
第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起
する電圧を電圧計１８で測定する。
路１２により電力増幅した後、第一の切換回路１４´に
より、第一の地点Ｐ1 に設置した第一、第二、第三の励
磁コイル１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚを順次切り換えて互い
に９０度の角度で磁界を発生させる。そして、第一の励
磁コイル１３Ｘを励磁した際に、第二の地点Ｐ2 に設置
した第一、第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１
５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換え、第一、
第二、第三の検出コイル１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚに誘起
する電圧を電圧計１８で測定する。
【００４１】次に、第二の励磁コイル１３Ｙを励磁した
際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の
切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を電圧計１８で測定
する。
際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の
切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を電圧計１８で測定
する。
【００４２】さらに、第三の励磁コイル１３Ｚを励磁し
た際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二
の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を電圧計１８で測
定する。
た際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二
の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を電圧計１８で測
定する。
【００４３】続いて、第一の切換回路１４´において、
第四の地点Ｐ4 に設置した第四〜第六の励磁コイル３１
Ｘ〜３１Ｚを順次切り換えて互いに９０度の角度で磁界
を発生させる。そして、第四の励磁コイル３１Ｘを励磁
した際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第
二の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。次
に、第五の励磁コイル３１Ｙを励磁した際に、第一〜第
三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６に
より順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１
５Ｚに誘起する電圧を測定する。さらに、第六の励磁コ
イル３１Ｚを励磁した際に、第一〜第三の検出コイル１
５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換
え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する
電圧を測定する。
第四の地点Ｐ4 に設置した第四〜第六の励磁コイル３１
Ｘ〜３１Ｚを順次切り換えて互いに９０度の角度で磁界
を発生させる。そして、第四の励磁コイル３１Ｘを励磁
した際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第
二の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。次
に、第五の励磁コイル３１Ｙを励磁した際に、第一〜第
三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６に
より順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１
５Ｚに誘起する電圧を測定する。さらに、第六の励磁コ
イル３１Ｚを励磁した際に、第一〜第三の検出コイル１
５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換
え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する
電圧を測定する。
【００４４】引き続いて今度は、第一の切換回路１４´
において、第五の地点Ｐ5 に設置した第七、第八、第九
の励磁コイル３２Ｘ〜３２Ｚを順次切り換えて互いに９
０度の角度で磁界を発生させる。そして、第七の励磁コ
イル３２Ｘを励磁した際に、第一〜第三の検出コイル１
５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換
え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する
電圧を測定する。次に、第八の励磁コイル３２Ｙを励磁
した際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第
二の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。さ
らに、第九の励磁コイル３２Ｚを励磁した際に、第一〜
第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６
により順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚに誘起する電圧を測定する。
において、第五の地点Ｐ5 に設置した第七、第八、第九
の励磁コイル３２Ｘ〜３２Ｚを順次切り換えて互いに９
０度の角度で磁界を発生させる。そして、第七の励磁コ
イル３２Ｘを励磁した際に、第一〜第三の検出コイル１
５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６により順次切り換
え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する
電圧を測定する。次に、第八の励磁コイル３２Ｙを励磁
した際に、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第
二の切換回路１６により順次切り換え、第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘起する電圧を測定する。さ
らに、第九の励磁コイル３２Ｚを励磁した際に、第一〜
第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６
により順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｚに誘起する電圧を測定する。
【００４５】以上の測定の結果、２７種類の電圧データ
が得られる。
が得られる。
【００４６】その後、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜
１５Ｙが未知の第六の地点Ｐ6 に移動した場合、同様の
電圧測定を行うことにより上記と合わせて５４回の測定
から５４種類の電圧データが得られる。そして、第一、
第二、第四、第五の地点Ｐ1、Ｐ2 、Ｐ4 、Ｐ5 の位置
が既知であることから第一の地点Ｐ1 から第六の地点Ｐ
6 までの距離、第四の地点Ｐ4 から第六の地点Ｐ6 まで
の距離、および第五の地点Ｐ5 から第六の地点Ｐ6 まで
の距離を算出することで第六の地点Ｐ6 の三次元の位置
座標を励磁コイルと検出コイルの方向に関わらず算出す
ることができる。
１５Ｙが未知の第六の地点Ｐ6 に移動した場合、同様の
電圧測定を行うことにより上記と合わせて５４回の測定
から５４種類の電圧データが得られる。そして、第一、
第二、第四、第五の地点Ｐ1、Ｐ2 、Ｐ4 、Ｐ5 の位置
が既知であることから第一の地点Ｐ1 から第六の地点Ｐ
6 までの距離、第四の地点Ｐ4 から第六の地点Ｐ6 まで
の距離、および第五の地点Ｐ5 から第六の地点Ｐ6 まで
の距離を算出することで第六の地点Ｐ6 の三次元の位置
座標を励磁コイルと検出コイルの方向に関わらず算出す
ることができる。
【００４７】図６は本発明の第４の実施の形態による位
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態は、
図１の第１の実施の形態における検出コイルの設置個数
を増加したものである。つまり、第１の実施の形態と同
様、第一の地点Ｐ1 には第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ
〜１３Ｚの組み合わせが配置され、第二の地点Ｐ2 には
第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの組み合わせが
配置される。本形態ではさらに、互いに直交する座標系
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した第四、第五、第六の検出コ
イル４１Ｘ、４１Ｙ、４１Ｚを第七の地点Ｐ7 に配置
し、互いに直交する座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した
第七、第八、第九の検出コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚ
を第八の地点Ｐ8 に配置している。各検出コイルからの
電圧取り出しの切換えは第二の切換回路１６´で行われ
る。第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの組み合わ
せと、第四〜第六の検出コイル４１Ｘ４１Ｚの組み合わ
せと、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚの組み合
わせは、互いに離れた位置に配置するのが好ましい。こ
れは、本形態では互いに離れた第二の地点Ｐ2 、第七の
地点Ｐ7 、第八の地点Ｐ8 のそれぞれの地点での変位を
検出することを企図しているからである。
置測定装置の構成を示すブロック図である。本形態は、
図１の第１の実施の形態における検出コイルの設置個数
を増加したものである。つまり、第１の実施の形態と同
様、第一の地点Ｐ1 には第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ
〜１３Ｚの組み合わせが配置され、第二の地点Ｐ2 には
第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの組み合わせが
配置される。本形態ではさらに、互いに直交する座標系
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した第四、第五、第六の検出コ
イル４１Ｘ、４１Ｙ、４１Ｚを第七の地点Ｐ7 に配置
し、互いに直交する座標系Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に配置した
第七、第八、第九の検出コイル４２Ｘ、４２Ｙ、４２Ｚ
を第八の地点Ｐ8 に配置している。各検出コイルからの
電圧取り出しの切換えは第二の切換回路１６´で行われ
る。第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚの組み合わ
せと、第四〜第六の検出コイル４１Ｘ４１Ｚの組み合わ
せと、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚの組み合
わせは、互いに離れた位置に配置するのが好ましい。こ
れは、本形態では互いに離れた第二の地点Ｐ2 、第七の
地点Ｐ7 、第八の地点Ｐ8 のそれぞれの地点での変位を
検出することを企図しているからである。
【００４８】発振回路１１の出力を増幅回路１２により
電力増幅した後第一の切換回路１４において、第一の地
点Ｐ1 に設置した第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３
Ｚを順次切り換え互いに９０度の角度で磁界を発生させ
る。
電力増幅した後第一の切換回路１４において、第一の地
点Ｐ1 に設置した第一〜第三の励磁コイル１３Ｘ〜１３
Ｚを順次切り換え互いに９０度の角度で磁界を発生させ
る。
【００４９】はじめに、第一の励磁コイル１３Ｘを励磁
した際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により順
次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに
誘起する電圧を検波回路１７、電圧計１８経由で測定す
る。次に、第七の地点Ｐ7 に設置した第四〜第六の検出
コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の切換回路１６´により順
次切り換え、第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚに
誘起する電圧を測定する。さらに、第八の地点Ｐ8 に設
置した第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚを第二の
切換回路１６´により順次切り換え、第七〜第九の検出
コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起する電圧を測定する。
した際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検出
コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により順
次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに
誘起する電圧を検波回路１７、電圧計１８経由で測定す
る。次に、第七の地点Ｐ7 に設置した第四〜第六の検出
コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の切換回路１６´により順
次切り換え、第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚに
誘起する電圧を測定する。さらに、第八の地点Ｐ8 に設
置した第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚを第二の
切換回路１６´により順次切り換え、第七〜第九の検出
コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起する電圧を測定する。
【００５０】続いて、第二の励磁コイル１３Ｙを励磁し
た際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により順次
切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘
起する電圧を測定する。次に、第七の地点Ｐ7 に設置し
た第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の切換
回路１６´により順次切り換え、第四〜第六の検出コイ
ル４１Ｘ〜４１Ｚに誘起する電圧を測定する。さらに、
第八の地点Ｐ8 に設置した第七〜第九の検出コイル４２
Ｘ〜４２Ｚを第二の切換回路１６´により順次切り換
え、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起する
電圧を測定する。続いて、第三の励磁コイル１３Ｚを励
磁した際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により
順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
に誘起する電圧を測定する。次に、第七の地点Ｐ7 に設
置した第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の
切換回路１６´により順次切り換え、第四〜第六の検出
コイル４１Ｘ〜４１Ｚに誘起する電圧を測定する。さら
に、第八の地点Ｐ8 に設置した第七〜第九の検出コイル
４２Ｘ〜４２Ｚを第二の切換回路１６´により順次切り
換え、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起す
る電圧を測定する。
た際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検出コ
イル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により順次
切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚに誘
起する電圧を測定する。次に、第七の地点Ｐ7 に設置し
た第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の切換
回路１６´により順次切り換え、第四〜第六の検出コイ
ル４１Ｘ〜４１Ｚに誘起する電圧を測定する。さらに、
第八の地点Ｐ8 に設置した第七〜第九の検出コイル４２
Ｘ〜４２Ｚを第二の切換回路１６´により順次切り換
え、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起する
電圧を測定する。続いて、第三の励磁コイル１３Ｚを励
磁した際に、第二の地点Ｐ2 に設置した第一〜第三の検
出コイル１５Ｘ〜１５Ｚを第二の切換回路１６´により
順次切り換え、第一〜第三の検出コイル１５Ｘ〜１５Ｚ
に誘起する電圧を測定する。次に、第七の地点Ｐ7 に設
置した第四〜第六の検出コイル４１Ｘ〜４１Ｚを第二の
切換回路１６´により順次切り換え、第四〜第六の検出
コイル４１Ｘ〜４１Ｚに誘起する電圧を測定する。さら
に、第八の地点Ｐ8 に設置した第七〜第九の検出コイル
４２Ｘ〜４２Ｚを第二の切換回路１６´により順次切り
換え、第七〜第九の検出コイル４２Ｘ〜４２Ｚに誘起す
る電圧を測定する。
【００５１】その後、少なくとも１組の検出コイルの組
み合わせが第九の地点Ｐ9 に移動した場合、上記と同様
の電圧測定により合計５４回の測定から５４種類の電圧
データが得られる。第一、第二、第七、第八の地点
Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ7 、Ｐ8 の位置が既知であることから、
図２で説明した演算方法により、第一の地点Ｐ1 から第
九の地点Ｐ9 までの距離を算出し、第二の地点Ｐ2 から
第九の地点Ｐ9 までの距離、第七の地点Ｐ7 から第九の
地点Ｐ9 までの距離、および第八の地点Ｐ8 から第九の
地点Ｐ9 までの距離を算出することで第九の地点Ｐ9 の
３次元の位置座標を励磁コイルと検出コイルの方向に関
わらず算出することができる。
み合わせが第九の地点Ｐ9 に移動した場合、上記と同様
の電圧測定により合計５４回の測定から５４種類の電圧
データが得られる。第一、第二、第七、第八の地点
Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ7 、Ｐ8 の位置が既知であることから、
図２で説明した演算方法により、第一の地点Ｐ1 から第
九の地点Ｐ9 までの距離を算出し、第二の地点Ｐ2 から
第九の地点Ｐ9 までの距離、第七の地点Ｐ7 から第九の
地点Ｐ9 までの距離、および第八の地点Ｐ8 から第九の
地点Ｐ9 までの距離を算出することで第九の地点Ｐ9 の
３次元の位置座標を励磁コイルと検出コイルの方向に関
わらず算出することができる。
【００５２】なお、上記の位置測定装置を従来の技術で
述べた地中内部や水底の変位を測定する装置として適用
する場合には、変位がいつ発生するか分からない。した
がって、電圧測定作業は、時間間隔は任意として定周期
で行われるのが望ましい。
述べた地中内部や水底の変位を測定する装置として適用
する場合には、変位がいつ発生するか分からない。した
がって、電圧測定作業は、時間間隔は任意として定周期
で行われるのが望ましい。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置測定
装置によれば、励磁コイルが配置される基準位置から検
出コイルが配置される検出対象位置までの３次元空間に
おける距離と方位を求めることで検出対象位置の３次元
空間における位置を特定することが出来る。
装置によれば、励磁コイルが配置される基準位置から検
出コイルが配置される検出対象位置までの３次元空間に
おける距離と方位を求めることで検出対象位置の３次元
空間における位置を特定することが出来る。
【００５４】発振回路の周波数を可聰帯域にすると励磁
コイルから発生される電磁波は磁界成分が主となるた
め、電界成分が主となる高周波帯域を使用した電磁波に
比べて地中、水中における減衰が少なく、地中内部や水
中などの条件においても座標特定が可能となる。
コイルから発生される電磁波は磁界成分が主となるた
め、電界成分が主となる高周波帯域を使用した電磁波に
比べて地中、水中における減衰が少なく、地中内部や水
中などの条件においても座標特定が可能となる。
【００５５】検出対象位置に配置された検出コイル系の
出力は磁界の大きさを求めており、系自体が回転しても
測定結果には影響しない。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からの角度
θ1、θ2 、θ3 を求める演算式および基準位置から検
出対象位置までの距離を求める演算式に代入するＥ
ｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 は検出コイルに生じる測定電圧Ｅ
ｕ、Ｅｖ、Ｅｗの実効値の二乗の和であり、直流電圧と
なるため、アナログ、ディジタル処理で有利となる。
出力は磁界の大きさを求めており、系自体が回転しても
測定結果には影響しない。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からの角度
θ1、θ2 、θ3 を求める演算式および基準位置から検
出対象位置までの距離を求める演算式に代入するＥ
ｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 は検出コイルに生じる測定電圧Ｅ
ｕ、Ｅｖ、Ｅｗの実効値の二乗の和であり、直流電圧と
なるため、アナログ、ディジタル処理で有利となる。
【００５６】さらに、励磁電流を基準とした同期検波を
用いると測定電圧の二乗値を求めると同時に雑音除去の
効果が大となるため、雑音対信号特性においても有利に
なり、得られる効果は大である。
用いると測定電圧の二乗値を求めると同時に雑音除去の
効果が大となるため、雑音対信号特性においても有利に
なり、得られる効果は大である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による位置測定装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】本発明による位置測定装置の測定原理を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例による位置
測定装置の構成を示す図である。
測定装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による位置測定装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による位置測定装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による位置測定装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１１ 発振回路
１２ 増幅回路
１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚ 第一、第二、第三の励磁コ
イル １４、１４´ 第一の切換回路 １５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚ 第一、第二、第三の検出コ
イル １６、１６´ 第二の切換回路 １７ 検波回路 １８ 電圧計
イル １４、１４´ 第一の切換回路 １５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚ 第一、第二、第三の検出コ
イル １６、１６´ 第二の切換回路 １７ 検波回路 １８ 電圧計
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 渡邉 浩二
東京都武蔵野市中町３丁目19番８号
Ｆターム(参考） 2F063 AA04 AA28 BA16 DA01 DA05
DA23 DD04 GA01 LA09 LA11
LA22 LA24 LA25 LA30
Claims (2)
- 【請求項１】 互いに直交する三軸座標系のそれぞれの
軸に配置した第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わ
せを第一の地点に配置し、 前記第一の地点から既知の距離ｒ0 だけ離れた第二の地
点には、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に配
置した第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせを配
置し、 前記第一の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第
二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅ
w1を順に計測し、 次に、前記第二の励磁コイルを励磁してその際の前記第
一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu2、Ｅ
v2、Ｅw2を順に計測し、 続いて、前記第三の励磁コイルを励磁してその際の前記
第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3を順に計測し、 前記各電圧の二乗和として、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 を
以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出することを特徴とする位置測定方式。 - 【請求項２】 交流信号を出力する信号発生回路と、 互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に配置され、
第一の地点に設置された第一、第二、第三の励磁コイル
の組み合わせと、 前記第一、第二、第三の励磁コイルを前記信号発生回路
の出力で順に励磁するための第一の切換回路と、 互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に配置され、
前記第一の地点から既知の距離ｒ0 だけ離れた第二の地
点に配置された第一、第二、第三の検出コイルの組み合
わせと、 前記第一、第二、第三の検出コイルの出力を順に取り出
すための第二の切換回路と、 該第二の切換回路から取り出された出力から電圧信号を
得る電圧取出し回路とを含み、 前記第一の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第
二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu1、Ｅv1、Ｅ
w1を順に計測し、 次に、前記第二の励磁コイルを励磁してその際の前記第
一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu2、Ｅ
v2、Ｅw2を順に計測し、 続いて、前記第三の励磁コイルを励磁してその際の前記
第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧Ｅu3、
Ｅv3、Ｅw3を順に計測し、 前記各電圧の二乗和として、Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 を
以下のように定義し、 Ｅｘ2 ＝Ｅu12 ＋Ｅv12 ＋Ｅw12 Ｅｙ2 ＝Ｅu22 ＋Ｅv22 ＋Ｅw22 Ｅｚ2 ＝Ｅu32 ＋Ｅv32 ＋Ｅw32 前記第一、第二、第三の励磁コイルの組み合わせが前記
第一位置の地点にあり、前記第一、第二、第三の検出コ
イルの組み合わせが前記第二の地点にある時の前記二乗
和Ｅｘ2 、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ0 2 、
Ｅｙ0 2 、Ｅｚ 0 2 の和の平方根Ｅ0 を以下の式により
算出し、 Ｅ0 ＝（Ｅｘ0 2 ＋Ｅｙ0 2 ＋Ｅｚ0 2 ）1/2 次に、前記第一、第二、第三の検出コイルの組み合わせ
が第三の地点に移動した時の前記第一、第二、第三の励
磁コイルの組み合わせから前記第一、第二、第三の検出
コイルの組み合わせまでの距離をｒ1 とし、その時の前
記二乗和Ｅｘ2、Ｅｙ2 、Ｅｚ2 に対応する二乗和Ｅｘ
1 2 、Ｅｙ1 2 、Ｅｚ1 2 の和の平方根Ｅ1 を以下の式
により算出し、 Ｅ1 ＝（Ｅｘ1 2 ＋Ｅｙ1 2 ＋Ｅｚ1 2 ）1/2 前記距離ｒ1 を以下の式、 ｒ1 ＝｛（Ｅ0 ／Ｅ1 ）1/3 ｝・ｒ0 により、前記第一、第二、第三の励磁コイルの方向及び
前記第一、第二、第三の検出コイルの方向に関わらずに
算出できるようにしたことを特徴とする位置測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192938A JP2003004409A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 位置測定方式及び位置測定装置 |
| US09/928,586 US6498478B2 (en) | 2000-08-14 | 2001-08-13 | Azimuth measuring method, azimuth measuring apparatus, position measuring method, and position measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001192938A JP2003004409A (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 位置測定方式及び位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004409A true JP2003004409A (ja) | 2003-01-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001192938A Pending JP2003004409A (ja) | 2000-08-14 | 2001-06-26 | 位置測定方式及び位置測定装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003004409A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275395A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 位置姿勢検出システム及びその検出方法並びに位置姿勢検出装置 |
| JP2009128253A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Sakata Denki | 位置測定装置 |
| JP2011039010A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Public Works Research Institute | 変形計測システムおよび変形計測方法 |
| KR101880516B1 (ko) * | 2015-09-17 | 2018-07-20 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 |
| JP2019052958A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | 株式会社東芝 | 測位システムおよび装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503366A (ja) * | 1973-05-10 | 1975-01-14 | ||
| JPS6238301A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | コミツサリア ア レネルジイ アトミツク | 物体の空間における位置及び方向を決定する装置及び方法 |
| US4737794A (en) * | 1985-12-09 | 1988-04-12 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for determining remote object orientation and position |
| JPH01295106A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Daihen Corp | 超音波又は電波による位置測定方法 |
| JPH06221805A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-08-12 | Polhemus Inc | 離れた物体の位置及び方向を決定するための装置及びその方法 |
| JPH08542A (ja) * | 1994-04-21 | 1996-01-09 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡位置検出装置 |
| JPH08500441A (ja) * | 1992-08-14 | 1996-01-16 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 位置決定システム |
| JPH10267655A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 掘削推進機の位置探査装置及び位置探査方法 |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001192938A patent/JP2003004409A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503366A (ja) * | 1973-05-10 | 1975-01-14 | ||
| JPS6238301A (ja) * | 1985-08-13 | 1987-02-19 | コミツサリア ア レネルジイ アトミツク | 物体の空間における位置及び方向を決定する装置及び方法 |
| US4737794A (en) * | 1985-12-09 | 1988-04-12 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for determining remote object orientation and position |
| JPH01295106A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-28 | Daihen Corp | 超音波又は電波による位置測定方法 |
| JPH06221805A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-08-12 | Polhemus Inc | 離れた物体の位置及び方向を決定するための装置及びその方法 |
| JPH08500441A (ja) * | 1992-08-14 | 1996-01-16 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 位置決定システム |
| JPH08542A (ja) * | 1994-04-21 | 1996-01-09 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡位置検出装置 |
| JPH10267655A (ja) * | 1997-03-27 | 1998-10-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 掘削推進機の位置探査装置及び位置探査方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275395A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 位置姿勢検出システム及びその検出方法並びに位置姿勢検出装置 |
| JP2009128253A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Sakata Denki | 位置測定装置 |
| JP2011039010A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Public Works Research Institute | 変形計測システムおよび変形計測方法 |
| KR101880516B1 (ko) * | 2015-09-17 | 2018-07-20 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 |
| JP2019052958A (ja) * | 2017-09-15 | 2019-04-04 | 株式会社東芝 | 測位システムおよび装置 |
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