JP2006300881A - 物体を測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性体の内部構造を正確に測定する。
【解決手段】 本発明の磁性体の内部構造を測定する方法においては、以下のような処理を行う。まず、被測定物を測定するためのセンサを、所定の位置に配する（Ｓ２）。そして、センサで被測定物に静磁場を印加して（Ｓ４）、被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する（Ｓ６）。複数の測定位置のうちの少なくとも一部の測定位置における磁束密度に基づいて、センサと被測定物との相対位置に関する第１の特性値θ１を決定する（Ｓ４２）。その後、第１の特性値θ１が所定の範囲内にある場合に（Ｓ４４）、複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の表面の構造に関する第２の特性値を求めて（Ｓ１４）、処理を終了する。また、第１の特性値θ１が所定の範囲内にない場合に、センサと被測定物との相対位置を変えて（Ｓ５０）、再び磁束密度を測定する（Ｓ６）。
【選択図】 図１３

Description

この発明は、物体の構造を測定する装置に関し、さらに詳しくは、物体の構造を測定する際に測定誤差を少なくする技術に関する。

従来より、磁性体の溶接部の内部構造を測定する方法として、微分磁束密度の過渡変化を利用するものがあった。この方法においては、まず、溶接部分に静磁場を印加し、その後、静磁場を遮断して、溶接部の各位置における磁束密度の過渡変化を測定する。そして、微分磁束密度の変化の時定数から溶接部の内部構造を特定する（特許文献１参照）。この方法において正確な測定を行うためには、被測定物に一様な磁場を印可することが好ましい。

特許３０９８１９３号公報

しかし、被測定物は、常に位置および姿勢が一定の平面状の物であるとは限らない。すなわち、被測定物は、様々な角度を有する平面であり、また曲面でもあり得る。このため、被測定物にセンサが当てられたときに、被測定物の表面に対してセンサが傾いて当てられていたり、センサが被測定物の表面から離れている場合がある。そのような場合には、被測定物に一様な磁場を印可することができず、その結果、正確な測定を行うことができない。

この発明は従来技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、物体の構造を正確に測定することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、物体の構造を測定する装置において、以下のような構成を採用する。この測定装置は、被測定物に静磁場を印加して、被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定することができるセンサと、センサを制御し、センサの信号を処理する制御部と、を備える。

このような測定装置において、まず、被測定物を測定するためのセンサを、被測定物に対する所定の相対位置に配する。そして、センサで被測定物に静磁場を印加して、被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する。その後、複数の測定位置のうちの少なくとも一部の測定位置における磁束密度に基づいて、センサと被測定物との相対位置に関する第１の特性値を決定する。そして、一定の条件下で被測定物の構造に関する第２の特性値を計算する。

第１の特性値が所定の範囲内にある場合には、複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の構造に関する第２の特性値を求めて、処理を終了する。一方、第１の特性値が所定の範囲内にない場合には、センサと被測定物との相対位置を変えて、再度、被測定物の磁束密度を測定する工程、第１の特性値を決定する工程および第２の特性値を計算する工程を繰り返す。このような態様によれば、測定値に基づいてセンサと被測定物との相対位置を変えて、より一様に磁場を印可できる条件下で測定を行うことができる。このため、物体の構造を正確に測定することができる。

なお、第１の特性値が所定の範囲内にある場合には、以下のようにして第２の特性値を計算することが好ましい。すなわち、まず、静磁場の印加を遮断し、被測定物の複数の測定位置について、微分磁束密度の過渡変化を測定する。そして、複数の測定位置における微分磁束密度の過渡変化に基づいて、被測定物の内部構造に関する第２の特性値を計算する。このような態様とすれば、正確に被測定物の内部構造を測定することができる。

なお、第１の特性値が所定の範囲内にある場合には、以下のようにして第２の特性値を計算してもよい。すなわち、静磁場が印加されているときの複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の表面構造に関する第２の特性値を計算する。このような態様とすれば、正確に被測定物の表面構造を測定することができる。

また、第１の特性値を決定する際には、複数の測定位置のうちの二つの測定位置である第１の基準測定位置の磁束密度の差に基づいて、第１の特性値として、センサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す特性値を計算することが好ましい。このような態様とすれば、簡易な計算でセンサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す特性値を計算することができる。

なお、以下のような態様とすることも好ましい。すなわち、複数の測定位置のうちの二つの測定位置であって、少なくとも一方の測定位置は第１の基準測定位置とは異なる測定位置である第２の基準測定位置における磁束密度の差に基づいて、第１の特性値とは異なる方向についてのセンサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第３の特性値を計算する。そして、第１および第３の特性値がそれぞれ所定の範囲内にある場合に、複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の構造に関する第２の特性値を求めて、処理を終了する。そして、第１の特性値が所定の範囲内にある場合であって、第３の特性値が所定の範囲内にない場合に、センサと被測定物との相対位置を変えて、再度、被測定物の磁束密度を測定する工程、第１の特性値を決定する工程および第２の特性値を計算する工程を繰り返す。このような態様とすれば、二つの方向について好ましい相対角度でセンサと被測定物とを配し、被測定物の測定を行うことができる。

また、被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する際には、以下のような態様とすることも好ましい。すなわち、磁束密度を測定するための磁束密度測定部であってセンサ上に一列に設けられた複数の磁束密度測定部で、被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する。そして、第１の特性値を決定する際には、複数の測定位置の情報と、複数の磁束密度測定部で測定した磁束密度と、に基づいて回帰計算を行い、センサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第１の特性値を計算する。このような態様とすれば、センサに対する被測定物の相対角度を正確に表す第１の特性値を計算することができる。

なお、第１の特性値を決定する際には、以下のような態様とすることも好ましい。すなわち、複数の測定位置に含まれる少なくとも二つの測定位置である基準測定位置の磁束密度を、センサと各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す第１の特性値として選択する。そして、基準測定位置にそれぞれ対応する少なくとも二つのサブパターンを含む位置パターンを表示部に表示する。その際、対応する基準測定位置の磁束密度が所定の範囲内にある場合と、対応する基準測定位置の磁束密度が所定の範囲内にない場合とでは、各サブパターンについて、色と形状と表示位置とのうちの少なくとも一つを変えて表示を行う。このような態様とすれば、ユーザは、位置パターンに基づいて、好ましい相対角度で被測定物に対してセンサを配することができる。

さらに、第１の特性値を決定する際には、以下のような態様とすることも好ましい。すなわち、複数の測定位置に含まれ菱形の各頂点を構成する四つの基準測定位置のうち、向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差と、向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差とを、それぞれ異なる方向についてのセンサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第１の特性値として選択する。そして、第２の特性値を計算する際に、位置パターンを表示部に表示する。その際、互いに直交するＸ座標およびＹ座標を基準としたときに、位置パターンの表示位置が、以下のようであることが好ましい。すなわち、Ｘ座標については、向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置であり、Ｙ座標については、向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置であることが好ましい。このような態様としても、ユーザは、位置パターンに基づいて、好ましい相対角度で被測定物に対してセンサを配することができる。

また、第１の特性値を決定する際には、以下のような態様とすることも好ましい。すなわち、複数の測定位置に含まれ菱形の各頂点を構成する四つの測定位置である基準測定位置の磁束密度を、センサと各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す第１の特性値として選択する。そして、第２の特性値を計算する際には、基準測定位置にそれぞれ対応する四つの辺で構成される四角形の位置パターンを表示部に表示する。その際、対応する基準測定位置の磁束密度が比較的大きい場合には、対応する辺を基準点から比較的近い位置に表示し、対応する基準測定位置の磁束密度が比較的小さい場合には、対応する辺を基準点から比較的遠い位置に表示する。このような態様としても、ユーザは、位置パターンに基づいて、好ましい相対角度で被測定物に対してセンサを配することができる。

なお、以下のような方法で、物体の構造を測定する態様としてもよい。すなわち、センサで被測定物に静磁場を印加して磁束密度を測定し、被測定物のセンサの端面に対する相対角度を計算する。そして、センサの端面と被測定物とがほぼ並行になるようにセンサと被測定物とを配して、センサで被測定物に静磁場を印加して被測定物の構造を測定する。このような態様としても、被測定物に一様に磁場を印可して、被測定物の測定を行うことができる。このため、物体の構造を正確に測定することができる。

なお、測定装置は、以下のような構成とすることもできる。すなわち、制御部は、複数の測定位置のうちの少なくとも一部の測定位置における磁束密度に基づいて、センサと被測定物との相対位置に関する第１の特性値を決定する相対位置決定部と、第１の特性値が所定の範囲内にある場合に、複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の表面の構造に関する第２の特性値を計算する構造決定部と、を備える態様である。

また、以下のような態様とすることもできる。すなわち、センサは、それぞれ測定位置における磁束密度を測定するための二つの磁束密度測定部からなる第１の磁束密度測定部グループを備える。そして、相対位置決定部は、第１の磁束密度測定部グループの磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差に基づいて、第１の特性値として、センサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す特性値を計算する。

さらに、以下のような態様とすることもできる。すなわち、センサは、それぞれ測定位置における磁束密度を測定するための二つの磁束密度測定部であって、少なくとも一方の磁束密度測定部は第１の磁束密度測定部グループに含まれない磁束密度測定部である第２の磁束密度測定部グループを備える。そして、相対位置決定部は、第２の磁束密度測定部グループの磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差に基づいて、第１の特性値とは異なる方向についてのセンサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第３の特性値を計算する。また、構造決定部は、第１および第３の特性値がそれぞれ所定の範囲内にある場合に、複数の測定位置における磁束密度に基づいて、被測定物の構造に関する第２の特性値を求める。

また、以下のような態様とすることもできる。すなわち、センサは、それぞれ測定位置における磁束密度を測定するための磁束密度測定部であって、センサ上に一列に設けられた複数の磁束密度測定部を備える。そして、相対位置決定部は、各磁束密度測定部の位置の情報と、各磁束密度測定部で測定した磁束密度と、に基づいて回帰計算を行い、センサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第１の特性値を計算する。

なお、以下のような態様とすることもできる。すなわち、測定装置は、センサと被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備える。そして、センサは、それぞれ測定位置における磁束密度を測定するための二つの基準磁束密度測定部を備える。制御部は、基準磁束密度測定部にそれぞれ対応する二つのサブパターンを含む位置パターンを表示部に表示し、対応する基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度が所定の範囲内にある場合と、対応する基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度が所定の範囲内にない場合とでは、各サブパターンについて、色と形状と表示位置とのうちの少なくとも一つを変えて表示を行う。

また、以下のような態様とすることもできる。すなわち、センサと被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備える。そして、センサは、被測定物と向かい合う面において、菱形の各頂点を構成する四つの位置にそれぞれ基準磁束密度測定部を備える。また、相対位置決定部は、基準磁束密度測定部のうち、向かい合う位置に設けられた二つの基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差と、向かい合う位置に設けられた他の二つの基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差と、に基づいて、それぞれ異なる方向についてのセンサに対する被測定物の相対角度を実質的に表す第１の特性値を計算する。そして、制御部は、位置パターンを表示部に表示させる。その際、互いに直交するＸ座標およびＹ座標を基準としたときに、位置パターンの表示位置は、Ｘ座標については、向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置である。そして、Ｙ座標については、向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置である。

さらに、以下のような態様とすることもできる。すなわち、センサと被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備える。そして、センサは、被測定物と向かい合う面において、菱形の各頂点を構成する四つの位置にそれぞれ基準磁束密度測定部を備える。相対位置決定部は、各基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度を、センサと各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す第１の特性値として選択する。そして、制御部は、基準測定位置にそれぞれ対応する四つの辺で構成される四角形の位置パターンを表示部に表示し、対応する基準測定位置の磁束密度が比較的大きい場合には、対応する辺を基準点から比較的近い位置に表示し、対応する基準測定位置の磁束密度が比較的小さい場合には、対応する辺を基準点から比較的遠い位置に表示する。

なお、本発明は、以下に示すような種々の態様で実現することが可能である。
（１）測定方法、データ処理方法。
（２）測定装置。
（３）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラム。
（４）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
（５）上記の装置や方法を実現するためのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号。

本発明の作用・効果をより明確に説明するために、次の順序に従って、本発明の実施例について説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．測定装置の構成：
Ａ−２．測定装置の動作：
Ａ−３．インデテーション部Ｗｐ１の構造を測定する際の原理：
Ａ−４．測定の手順：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の構造を測定する際の原理：
Ｂ−２．測定の手順：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．測定装置の構成：
図１は、本発明の実施例である測定装置の構成を示す説明図である。この測定装置は、センサ部１０と、制御部２０と、データ処理部３０と、を備える。センサ部１０は、ユーザが保持して、その先端部を被測定物である鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に押しあて、溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する機器である。制御部２０は、パーソナルコンピュータであるデータ処理部３０に装着される制御基板である。この制御部２０は、センサ部１０を制御し、かつ、センサ部１０から受け取った信号を処理する。データ処理部３０は、ＣＰＵ３１、ディスプレイ３２およびキーボード３３を備えたパーソナルコンピュータである。データ処理部３０は、制御部２０が処理した信号に基づいて鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの内部構造を推定し、その画像をディスプレイ３２に表示する。

図２および図３は、センサ部１０の構成および動作を示す断面図である。センサ部１０は、測定部１６とガイド部１７とを備える。測定部１６は、被測定物である鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に静磁場を印加し、複数位置における磁束密度を測定する。ガイド部１７は、被測定物から比較的遠い第１の位置から被測定物に比較的近い第２の位置に測定部１６が移動することができるように、測定部１６をガイドする。図２は、測定部１６が第１の位置にある状態を表しており、図３は、測定部１６が第２の位置にある状態を表している。

測定部１６は、ほぼ四角柱形状である先端部１６ａと、先端部１６ａよりも太いほぼ四角柱の形状である胴部１６ｂと、先端部１６ａおよび胴部１６ｂの側面を覆うカバー１６ｃとを有する。先端部１６ａには、励磁部１１と、アレーセンサ１２と、サブアレーセンサ１２ａと、が設けられている（図２および図３において図示せず）。

励磁部１１は、静磁場の印加および遮断を行うための鉄心入りの励磁コイルである。励磁部１１は、測定部１６の移動方向（図２において矢印Ａ１、Ａ２で示す）に垂直な平面内において、コイルの中心と先端部１６ａの中心Ｃとが一致する位置に設けられている。なお、先端部１６ａの中心軸Ｃは、測定部１６全体の中心軸と等しい。

図４は、アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａの配置を示す説明図である。アレーセンサ１２は、１６個の磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５を一列にならべて実装したものである。このアレーセンサ１２は、先端部１６ａの四角断面の中心Ｃを中心とする所定の領域に、均等な間隔で配されている。また、サブアレーセンサ１２ａは、一列に配された磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５を挟んで対称の位置に配される２個の磁気センサＳＲ１６、ＳＲ１７である。この磁気センサＳＲ１６、ＳＲ１７を結ぶ線分の中点は、先端部１６ａの四角断面の中心Ｃと一致する。なお、図４において先端部１６ａの四角断面の中心Ｃを「＋」で示す。

アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａは、測定部１６の移動方向については、励磁部１１よりも測定部１６の先端側（被測定物の側）の位置に配置されている。そして、アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａは、静磁場印加中および遮断後に、それぞれの被測定物のうちの磁気センサと向かい合う位置（測定位置）の磁気変化を検知して電圧として出力する。

ガイド部１７は、それぞれがほぼ平板状である４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄから構成されている（図１参照）。それぞれの側壁部１７ａ〜１７ｄはそれぞれ四角形の窓１８ａ〜１８ｄを有している。このガイド部１７は、測定部１６に対してスライド可能に設けられている。第１の状態において、ガイド部１７は測定部１６の前端から突出している。図２に示す状態が第１の状態である。

第１の状態から測定部１６に対してスライドされた第２の状態において、ガイド部１７は測定部１６のカバー１６ｃ内に収納される。図３に示す状態が第２の状態である。ガイド部１７が最も後退した状態において、測定部１６の先端部１６ａは、ガイド部１７の４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓ内にあり、先端部１６ａの先端は４枚の側壁部１７ａ〜１７ｄよりもわずかに突出する。

図５は、測定部の中心軸Ｃに垂直な平面ｘ−ｘ（図２参照）におけるガイド部１７の断面図である。ガイド部１７の側壁部１７ａ〜１７ｄにおいて各窓１８ａ〜１８ｄの一辺を構成する面であって先端側（被測定物の側）の面には、それぞれ照準マーク１８ｔが設けられている。この照準マーク１８ｔは、それぞれ側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓの中心位置Ｃｓを指している三角形の模様である。そして、ユーザは、測定部１６が第１の位置にある状態で、各窓１８ａ〜１８ｄのいずれかから各照準マーク１８ｔを見ることができる。

測定部１６とガイド部１７とは、測定部１６の中心Ｃと、側壁部１７ａ〜１７ｄで囲われた空間１７ｓの中心Ｃｓとが一致するように設けられている。ガイド部１７を測定部１６のカバー１６ｃ内に後退させると、相対的に先端部１６ａは空間１７ｓ内に進出する。その際、先端部１６ａは、その中心Ｃが照準マーク１８ｔによって示されている空間１７ｓの中心Ｃｓと一致するようにして進出する。すなわち、照準マーク１８ｔは、測定部１６が第２の位置にあるときに、測定部１６の中心Ｃが位置する場所を示している。

測定部１６の先端部１６ａの周りには、先端部１６ａを囲むような形状のコイルバネ１９が設けられている。このコイルバネ１９は、ガイド部１７の後端と、胴部１６ｂの前端とを押している。このため、外力がかかっていない状態において、ガイド部１７は、図２に示すように、測定部１６の前端から突出している。これが第１の状態である。そして、ガイド部１７を測定部１６に向かって押し込む外力、または、測定部１６をガイド部１７に向かって押し出す外力がかかったときに、図３に示すように、ガイド部１７は測定部１６のカバー１６ｃ内にほぼ収納される。これが、第２の状態である。

Ａ−２．測定装置の動作：
次に、測定装置の動作について説明する。鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの内部構造を測定する際には、センサ部１０は、カバー１６ｃをユーザに保持され、図１に示すように、突出しているガイド部１７を先にして、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐに押しつけられる。その際、ユーザは、図２に示すように、ガイド部１７の窓１８ａ〜１８ｄを通じて、鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓのうち、測定部１６が押し出されたときに測定部１６の先端面１６ａｓが押しつけられる部分を外部から視認することができる。なお、図２において、ユーザの目をＥｙで表し、ユーザの視線を目Ｅｙからインデテーション部Ｗｐ１に向かって伸びる一点鎖線で表す。

溶接部分Ｗｐの表面は、溶接装置による加圧によって他の表面部分に比べ凹んでいる。この部分を「インデテーション部」Ｗｐ１という。そして、インデテーション部Ｗｐ１の内部には、溶接の際に金属がいったん融解して、その後、固化した部分である「ナゲット部」Ｗｐ２が存在する。さらに、ナゲット部Ｗｐ２の周囲には、金属が融解はしなかったものの、鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の表面同士が圧着している「圧着部」Ｗｐ３が存在する。ナゲット部Ｗｐ２の金属組成は、他の部分の金属組成とは異なっている。また、圧着部Ｗｐ３の外周端は、鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の空隙部分ＩＰｂの縁ＩＰｂｅである。

鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの構造を測定する際には、インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐと、測定部１６の中心Ｃとが一致するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに押しつけることが好ましい。このため、ユーザは、ガイド部１７の窓１８ａ〜１８ｄを通じて位置を確認しつつ、ガイド部１７の側壁部１７ａ〜１７ｄで囲まれた空間１７ｓの中心Ｃｓにインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐが位置するように、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに押しつける。その際、ユーザは、照準マーク１８ｔ（図５参照）を参考にして、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに押しつける位置を決定することができる。

図６は、第１実施例の測定装置の動作状態を示す説明図である。図６では、簡略化のために、アレーセンサ１２の磁気センサを一部省略している。測定部１６の先端部１６ａが鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに押しつけられると、制御部２０のセンサ制御部２０ａ（図１参照）はセンサ部１０に駆動信号を送信する。すると、先端部１６ａに設けられた励磁部１１は、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に静磁場を印加する。図６において、磁束線をＢで示す。図６の例では測定部１６の中心Ｃと凹部であるインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐとはほぼ一致しているため、磁束線Ｂはインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐを中心としてほぼ均等に鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２を通過している。インデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐ近傍の各位置の磁束密度ｉ１は、アレーセンサ１２によって測定される。

Ａ−３．インデテーション部Ｗｐ１の構造を測定する際の原理：
図７は、溶接部分Ｗｐ周辺の磁束密度の測定値を示すグラフである。磁束密度の強さは、励磁部１１からインデテーション部Ｗｐ１の中心Ｃｐ近傍の各位置までの距離によって異なる。このため、以下のようにして、インデテーション部Ｗｐ１の位置を推定することができる。すなわち、アレーセンサ１２によって測定された各位置における磁束密度同士を比較し、隣同士の位置で磁束密度が大きく異なる位置を特定する。そして、その位置をインデテーション部Ｗｐ１の端Ｗｐ１ｅが存在する位置と推定する。

センサ部１０の先端部１６ａの中心Ｃとインデテーション部Ｗｐ１とが一致している場合は、アレーセンサ１２はインデテーション部Ｗｐ１の直径方向に並ぶことになるため、磁束密度が大きく異なる二つの２点間の間隔がインデテーション部Ｗｐ１の直径Ｗｉ１である。また、アレーセンサ１２の並びの方向とは垂直な方向に沿って複数の位置で測定を実行することで、磁束密度の値が大きく異なる位置を溶接部分Ｗｐ周辺において２次元的に特定すれば、インデテーション部Ｗｐ１の輪郭を特定することができる。さらに、磁束密度の値が大きく異なる二つの位置の磁束密度の差ｄＢに基づいて、インデテーション部Ｗｐ１の深さを推定することができる。以上のようにして、インデテーション部Ｗｐ１の形状や寸法を求めることができる。

Ａ−４．測定の手順：
図８は、磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャートである。磁性体の構造を測定する際には、まず、ステップＳ２で、ユーザは、センサ部１０を保持して、所定の角度で鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐに押し当てる（図１参照）。その際、ユーザは、ガイド部１７の先端の開口部の中心位置Ｃｓ（図５参照）に鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の溶接部分Ｗｐの中心Ｃｐが来るように、センサ部１０を配置する。

ステップＳ４では、測定部１６の端面１６ａｓが鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに押しつけられ、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に磁界が印加される。そして、ステップＳ６において、アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａの各磁気センサＳＲｉ（ｉ＝０〜１７）で磁束密度が測定される。制御部２０の信号処理部２０ｂは、検出信号ＳＲＳをデジタルデータに変換して、データ処理部３０のＣＰＵ３１に渡す。ＣＰＵ３１は、制御部２０の信号処理部２０ｂからデジタルデータを受け取って、所定の処理を行う。

ステップＳ８では、ＣＰＵ３１によって、各磁気センサが測定した磁束密度の測定値の中から、磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７（図４参照）で計測された磁束密度の測定値が取り出される。これらの磁気センサを「基準磁気センサ」と呼ぶ。これら基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７は、センサ部１０の先端部１６ａの端面１６ａｓにおいて、菱形を構成する位置に配されている。なお、被測定物上の位置であって、センサ部１０が被測定物に対して配されたときに、これら基準磁気センサと向かい合う位置を、本明細書において「基準測定位置」と呼ぶことがある。

なお、先端部１６ａの端面１６ａｓは、先端部１６ａのうち、被測定物の構造を測定する際に被測定物と向き合う面である。本実施例においては、先端部１６ａの端面１６ａｓは、先端部１６ａの中心軸Ｃに対して垂直な面である。

図９は、ディスプレイ３２（図１参照）に表示されるユーザインターフェイス画面を示す説明図である。ステップＳ８では、磁束密度の測定値を選択した後、ディスプレイ３２に図９に示すような位置パターンＰｐが表示される。位置パターンはそれぞれが所定の太さを有する四角形であるサブパターンＳｐ１〜Ｓｐ４からなる。これら４つのサブパターンＳｐ１〜Ｓｐ４は、それぞれ基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７に対応している。

たとえば、基準磁気センサＳＲ５で計測された磁束密度がしきい値Ｂｔ０よりも大きい場合は、サブパターンＳｐ１は緑色で表される。一方、基準磁気センサＳＲ５で計測された磁束密度がしきい値Ｂｔ０よりも小さい場合は、サブパターンＳｐ１は赤色で表される。また、基準磁気センサＳＲ１６で計測された磁束密度がしきい値Ｂｔ０よりも大きい場合は、サブパターンＳｐ２は緑色で表され、磁束密度がしきい値Ｂｔ０よりも小さい場合は、サブパターンＳｐ２は赤色で表される。基準磁気センサＳＲ１０とサブパターンＳｐ３の関係、および基準磁気センサＳＲ１７とサブパターンＳｐ４の関係も同様である。図９の例では、サブパターンＳｐ１，Ｓｐ２が緑色で表示され、サブパターンＳｐ３，Ｓｐ４が赤色で表示されているものとする。

磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７で計測された磁束密度は、それぞれ磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７から鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓまでの距離に対応した値を有する。すなわち、測定された磁束密度が小さいほど、磁気センサと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離は大きい。そして、測定された磁束密度が大きいほど、磁気センサと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離は小さい。このように、センサ部１０上の各磁気センサと鉄鋼板ＩＰ１との距離を実質的に表す特性値として、磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７で計測された磁束密度を選択する機能は、コンピュータ３０のＣＰＵ３１が果たす。このＣＰＵ３１の機能を、「相対位置決定部３１ｃ」として図１に示す。

図１０は、サブパターンＳｐ１が緑色で表示され、サブパターンＳｐ３が赤色で表示されている場合の、センサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２とをアレーセンサ１２の並びの方向に垂直な方向から見た断面図である。対応する磁気センサが十分に鉄鋼板ＩＰ１表面に近い場合には、その磁気センサが測定する磁束密度はしきい値Ｂｔ０よりも大きくなり、その磁気センサに対応するサブパターンは緑色で表示される。一方、磁気センサが十分に鉄鋼板ＩＰ１表面から遠い場合には、その磁気センサが測定する磁束密度はしきい値Ｂｔよりも小さくなり、その磁気センサに対応するサブパターンは赤色で表示される。よって、図９の例のように、サブパターンＳｐ１が緑色で表示され、サブパターンＳｐ３が赤色で表示されているとき、センサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１表面との相対角度は、図１０のような角度であると考えられる。図１０においては、基準磁気センサＳＲ５は比較的、鉄鋼板ＩＰ１表面に近い位置にあり、基準磁気センサＳＲ１０は比較的、鉄鋼板ＩＰ１表面から遠い位置にある。

図８のステップＳ１０では、ユーザが、すべてのサブパターンが緑色で表示されているか否かを判定する。赤色で表示されているサブパターンがあり、ステップＳ１０の判定結果がＮｏである場合には、ステップＳ１２で、ユーザは、それらのサブパターンに対応する磁気センサがより鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓに近づくように、センサ部１０の鉄鋼板ＩＰ１表面に対する角度を変更する。なお、処理がステップＳ１２に移行する場合とは、基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７で計測された磁束密度のうちのいずれかが値Ｂｔ０よりも小さい場合である。

たとえば、図９の例では、サブパターンＳｐ３に対応する基準磁気センサＳＲ１０と、サブパターンＳｐ４に対応する基準磁気センサＳＲ１６とが鉄鋼板ＩＰ１表面に近づくように、センサ部１０の鉄鋼板ＩＰ１に対する角度を変更する。図１０においては、センサ部１０は右に傾けられる。そして、処理はステップＳ６に戻る。なお、ステップＳ４の後のステップＳ６〜Ｓ１２のルーチンにおいて、磁場は継続して被測定物に印可されている。

ステップＳ６では、変更後の角度における各位置の磁束密度が測定され、ステップＳ８では、その測定された磁束密度に基づいて位置パターンＰｐが表示される。ステップＳ１０において、すべてのサブパターンが緑色で表示されている場合には、ユーザは測定部１６に設けられたボタン１６ｇ（図１参照）を押し、処理は、ステップＳ１４に移行する。なお、処理がステップＳ１４に移行する場合とは、基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７で計測された磁束密度がすべてしきい値Ｂｔ０よりも大きい場合である。

ボタン１６ｇが押されると、ステップＳ１４において、データ処理部３０のＣＰＵ３１は、制御部２０の信号処理部２０ｂから送られたデジタルデータに基づいて、鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの各位置を計算する。その後、ＣＰＵ３１は、決定した鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの構造をディスプレイ３２に表示する。そして、図８の処理を終了する。鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの構造を計算するＣＰＵ３１の機能部を、図１において、「構造決定部３１ｂ」として示す。

なお、磁束密度の値が大きく異なる位置を溶接部分Ｗｐ周辺において２次元的に特定し、インデテーション部Ｗｐ１の形状を特定する場合には、アレーセンサ１２の並びの方向とは垂直な方向に沿って、複数の位置で図８の手順を実行する。

第１実施例では、ステップＳ８でディスプレイ３２に位置パターンＰｐを表示し、その位置パターンＰｐの表示に基づいてセンサ部１０の角度を変更して、溶接部分Ｗｐのインデテーション部Ｗｐ１の形状を計算している。したがって、被測定物に一様な磁場を印可して、被測定物の構造を測定することができる。このため、正確に被測定物の構造を測定することができる。

また、第１実施例のセンサ部１０は、菱形を構成する位置に配された基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１０、ＳＲ１６、ＳＲ１７を備えている。このため、互いに垂直に交わる二つの方向（基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１０を結ぶ方向と、基準磁気センサＳＲ１６、ＳＲ１７を結ぶ方向）を軸とする回転方向について適切な角度に、センサ部１０を配置することができる。たとえば、図４を使用して説明すると、基準磁気センサＳＲ１６、ＳＲ１７を結ぶ方向を軸とする矢印Ｒ１の回転方向と、基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１０を結ぶ方向を軸とする矢印Ｒ２の回転方向と、について、センサ部１０の角度を調整することができる。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例の測定方法においては、インデテーション部Ｗｐ１の形状だけではなく、ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状も測定する。このため、第２実施例の測定方法においては、図８のステップＳ１０の判定結果がＹｅｓであったときの処理が、第１実施例とは異なっている。他の点は、第２実施例の方法は、第１実施例の測定方法と同じである。また、第２実施例における測定装置のハードウェア構成も、第１実施例と同じである。

Ｂ−１．ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の構造を測定する際の原理：
ここでは、まず、ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の構造を測定する際の原理について説明する。鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２への静磁場の印加が遮断されると、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２周辺の磁束の磁束密度ｉ１は、徐々に減少する。各時刻における磁束密度ｉ１を時間ｔで微分した（ｄｉ１／ｄｔ）は、以下の式（１）で表される形状に近い形状となる。

ここで、Ｉ０は、静磁場の印加を遮断した時刻であるｔ＝０における磁束密度ｉ１である。τ１は、磁気エネルギー減衰特性の時定数に相当する。そして、τ２は、磁束密度の変化によって生じる渦電流の損失の減衰特性の時定数に相当する。

τ１の値は、磁束が通過する部分の金属の組成によって異なる。このため、 以下のようにして、ナゲット部Ｗｐ２の端の位置を推定することができる。すなわち、アレーセンサ１２によって測定された各位置における微分磁束密度（ｄｉ１／ｄｔ）の式（１）同士を比較し、隣同士の位置でτ１が大きく異なる位置を特定する。そして、その位置をナゲット部Ｗｐ２の端が存在する位置と推定する。τ１が大きく異なる位置を、溶接部分Ｗｐ周辺において２次元的に特定すれば、ナゲット部Ｗｐ２の輪郭を特定することができる。すなわち、ナゲット部Ｗｐ２の形状や寸法を求めることができる。

τ２の値は、磁束の経路の長さ、すなわち、磁路長によって異なる。一方、磁束の経路は、図６の磁束線Ｂで示すように、鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の空隙部分ＩＰｂを避けて分布する。このため、空隙部分ＩＰｂの上側（鉄鋼板ＩＰ１）を通る磁束線Ｂｘ１と下側（鉄鋼板ＩＰ２）を通る磁束線Ｂｘ２とでは、磁路長が大きく異なる。このことを利用して、以下のように圧着部Ｗｐ３の端の位置を推定することができる。すなわち、アレーセンサ１２によって測定された各位置における微分磁束密度（ｄｉ１／ｄｔ）の式（１）同士を比較し、隣同士の位置でτ２が大きく異なる位置を特定する。そして、その位置を空隙部分ＩＰｂの端、すなわち、圧着部Ｗｐ３の端が存在する位置と推定する。τ２が大きく異なる位置を、溶接部分Ｗｐ周辺において２次元的に特定すれば、圧着部Ｗｐ３の輪郭を特定することができる。すなわち、圧着部Ｗｐ３の形状や寸法を求めることができる。

Ｂ−２．測定の手順：
図１１は、第２実施例において、磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャートである。第２実施例のステップＳ２〜Ｓ１２までの手順は、図８に示した第１実施例の手順と同じである。このため、図１１においては、ステップＳ４〜Ｓ８およびステップＳ１２を省略している。ステップＳ１０において、すべてのサブパターンＳｐ１〜Ｓｐ４が緑色である場合には、ユーザは測定部１６に設けられたボタン１６ｇ（図１参照）を押す。

ボタン１６ｇが押されると、ステップＳ２２で、制御部２０のセンサ制御部２０ａは磁場を遮断する。そして、ステップＳ２４において、各磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５は、磁束密度の過渡変化を測定する。制御部２０の信号処理部２０ｂは、各時刻における検出信号ＳＲＳをデジタルデータに変換して、データ処理部３０のＣＰＵ３１に渡す。

その後、ステップＳ２６で、データ処理部３０のＣＰＵ３１は、磁場が印可されていたとき（ｔ＝０）の各磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５の磁束密度の測定値に基づいて、インデテーション部Ｗｐ１の形状を計算しディスプレイ３２に表示する。ステップＳ２６の処理は、第１実施例のステップＳ１４と同じである。そして、ステップＳ２８で、ＣＰＵ３１は、ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状を計算しディスプレイ３２に表示する。ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状を計算する際の原理は、前述の通りである。

なお、時定数τ１，τ２を求めるＣＰＵ３１の機能部を、「時定数決定部３１ａ」と表記する場合がある。また、時定数の分布から、溶接部分Ｗｐの構造を決定し、インデテーション部Ｗｐ１、ナゲット部Ｗｐ２および圧着部Ｗｐ３の形状や寸法を求めるＣＰＵ３１の機能部は、「構造決定部３１ｂ」である。

以上で説明した第２実施例の測定方法によれば、被測定物に一様な磁場を印可して、被測定物の表面構造だけでなく内部構造も測定することができる。このため、正確に被測定物の内部構造を測定することができる。

Ｃ．第３実施例：
図１２は、第３実施例の測定装置の構成を示す説明図である。第３実施例の測定方法においては、センサ部１０は、ロボットアーム４０に接続されており、センサ制御部２０ａによって鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に対して自動的に配される。そして、センサ部１０は、センサ制御部２０ａによって自動的に鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に対する位置および角度を修正される。他の点は、第１実施例と同様である。

ロボットアーム４０は、並進関節４１と、曲げ関節４３，４５，４７と、ねじり関節４２，４４，４６とを備えている。各関節は制御部２０のセンサ制御部２０ａによって制御され、センサ部１０は、任意の位置にある鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に対して任意の角度で配され得る。そして、センサ部１０は、並進関節４１によって鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２に対して押しつけられる。

図１３は、第３実施例において、磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャートである。図１３のフローチャートのステップＳ２〜Ｓ６の手順は、図８のステップＳ２〜Ｓ６の手順と同様である。

図１４は、図１３のステップＳ６で測定した各位置の磁束密度のグラフの一例である。図１４のグラフにおいて、横軸は磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５の並びの方向に沿った位置を表している。参考までに、先端部１６ａの中心Ｃの位置と、磁気センサＳＲ０とＳＲ１５の位置を示す。図１３のステップＳ６で各位置の磁束密度が測定されると、ステップＳ４２において、データ処理部３０のＣＰＵ３１は、磁束密度のグラフの近似直線Ｌ１を計算する。近似直線Ｌ１は、磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５の位置の情報と、磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５が測定した磁束密度と、に基づいて回帰計算を行うことによって得られる。

なお、磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５は、鉄鋼板ＩＰ１上において磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５と向き合う位置の磁束密度を測定している。よって、磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５の位置の情報は、各磁気センサの測定位置の情報でもある。なお、このように、直線Ｌ１を求める機能は、ＣＰＵ３１の機能部である相対位置決定部３１ｃが果たす。

ステップＳ４２で得られる直線Ｌ１は、センサ部１０に対する鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの相対位置を表している。そして、直線Ｌ１の傾きθ１は、センサ部１０の先端部１６ａ端面１６ａｓに対する鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの傾き（相対角度）を表している。より詳細には、鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓのうち、一列に配された磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５と向かい合う各測定位置を含む部分の傾きである。なお、本明細書においては、「相対位置」という語は、二つの物体の距離と相対角度とを含む概念として使用する。

その後、ステップＳ４４で、その直線Ｌ１の傾きθ１が、−θ１ｔ〜θ１ｔの範囲内にあるか否かが判定される。θ１ｔは、正の値を有するしきい値である。近似直線Ｌ１の傾きθ１がしきい値θ１ｔ以上であるか、しきい値−θ１ｔ以下であり、ステップＳ４４の判定結果がＮｏである場合は、処理はステップＳ４６に移行する。

ステップＳ４６において、ＣＰＵ３１は、制御部２０のセンサ制御部２０ａを介して、センサ部１０の鉄鋼板ＩＰ１に対する角度を変える。その際の回転の方向は、図４の矢印Ｒ１の方向である。すなわち、磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５と鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離が変動するような回転方向である。たとえば、図１４のように、磁気センサＳＲ１５が測定した磁束密度の方が磁気センサＳＲ０が測定した磁束密度よりも小さい場合には、磁気センサＳＲ１５から鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓまでの距離が、磁気センサＳＲ０から鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓまでの距離よりも大きいことを示している。よって、センサ制御部２０ａは、磁気センサＳＲ１５をより鉄鋼板ＩＰ１に向けて押し出す方向にセンサ部１０を傾ける。

その後、ふたたびステップＳ６に戻る。ステップＳ６では、変更後の角度における各位置の磁束密度が測定され、ステップＳ４２では、その測定された磁束密度に基づいて直線Ｌ１が計算される。

図１５は、ステップＳ４６でセンサ部１０の角度を変更された後、ステップＳ６で測定した各位置の磁束密度のグラフである。図１５においては、近似直線Ｌ１の傾きはほぼ０である。図１３のステップＳ４４において、近似直線Ｌ１の傾きθ１が−θ１ｔ〜θ１ｔの範囲内であり、判定結果がＹｅｓであった場合は、処理はステップＳ４８に移行する。そして、ステップＳ４８で、磁気センサＳＲ０が測定した磁束密度Ｂ０がしきい値Ｂｔよりも大きいか否かを判定する。

この磁気センサＳＲ０が測定した磁束密度Ｂ０は、磁気センサＳＲ０と鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離を表している。すなわち、測定された磁束密度が小さいほど、磁気センサと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離は大きい。そして、測定された磁束密度が大きいほど、磁気センサと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとの距離は小さい。

磁気センサＳＲ０が測定した磁束密度Ｂ０がしきい値Ｂｔ以下であり、ステップＳ４８の判定結果がＮｏである場合は、ＣＰＵ３１は、制御部２０のセンサ制御部２０ａを介してセンサ部１０の位置を変える。具体的には、並進関節４１（図１２参照）を制御して、センサ部１０を鉄鋼板ＩＰ１に向けて押し出す。そして、ふたたびステップＳ６に戻る。

ステップＳ４８において、磁気センサＳＲ０が測定した磁束密度Ｂ０がしきい値Ｂｔよりも大きく、判定結果がＹｅｓである場合は、ステップＳ１４において被測定物の構造を計算する。ステップＳ１４における手続きは、第１実施例と同様である。ステップＳ１４の後、図１３の手続きを終了する。

以上で説明した第３実施例の測定装置によれば、測定結果に基づいて自動的にセンサ部１０の角度および位置を調整し、測定をし直すことによって、高精度に磁性体の構造の測定を行うことができる。

Ｄ．第４実施例：
第３実施例においては、センサ部１０の角度は、図４の矢印Ｒ１の方向についてのみ検討され、調整された。しかし、第４実施例においては、センサ部１０の傾きは、図４の矢印Ｒ２の方向についても検討され、調整される。さらに、第３実施例においては、センサ部１０の傾き、すなわち近似直線Ｌ１の傾きθ１は、回帰計算によって得られた。しかし、近似直線Ｌ１の傾きθ１は、磁気センサＳＲ０とＳＲ１５の磁束密度の測定値の差に基づいて計算される。第４実施例の他の点は、第３実施例と同様である。

図１６は、第４実施例において磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャートである。図１６のフローチャートは、ステップＳ４２とＳ４４の間にステップＳ４３を有しており、ステップＳ４４とＳ４８の間にステップＳ４５を有している。他の点は、図１３のフローチャートと同じである。図１６においては、ステップＳ４２〜Ｓ４８のみを示し、他のステップを省略している。

第４実施例においても、第３実施例と同様、ステップＳ４２において磁束密度のグラフの近似直線Ｌ１が計算される。ただし、第４実施例においては、磁束密度のグラフの近似直線Ｌ１は、磁気センサＳＲ０の位置と磁束密度の測定値で規定される点Ｐ０と、磁気センサＳＲ１５の位置と磁束密度の測定値で規定される点Ｐ１５と、の二点を通過する直線として計算される（図１４参照）。たとえば、直線Ｌ１の傾きθ１は、磁気センサＳＲ０の測定値Ｂ０と磁気センサＳＲ１５の測定値Ｂ１５の差ｄＢ１を、磁気センサＳＲ０とＳＲ１５の間隔で割ることで得られる。このような手順で直線Ｌ１を求めることで、簡単な計算で直線Ｌ１を得ることができる。

図１７は、ステップＳ６において磁気センサＳＲ１６，ＳＲ１７で測定した磁束密度の一例を示すグラフである。ステップＳ４３では、直線Ｌ２が計算される。直線Ｌ２は、磁気センサＳＲ１６の位置と磁束密度の測定値で規定される点Ｐ１６と、磁気センサＳＲ１７の位置と磁束密度の測定値で規定される点Ｐ１７と、の二点を通過する直線である。直線Ｌ２の傾きθ２は、磁気センサＳＲ１６の測定値Ｂ１６と磁気センサＳＲ１７の測定値Ｂ１７の差ｄＢ２を、磁気センサＳＲ１６とＳＲ１７の間隔で割ることで得られる。なお、このように、直線Ｌ１、Ｌ２を求める機能は、ＣＰＵ３１の機能部である相対位置決定部３１ｃが果たす。

ステップＳ４３で得られる直線Ｌ２も、センサ部１０に対する鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓの相対位置を表している。そして、直線Ｌ２の傾きθ２は、鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓのうち、磁気センサＳＲ１６，ＳＲ１７と向かい合う二つの測定位置を結ぶ直線に関する傾きである。この直線Ｌ２の傾きは、図４の矢印Ｒ２の回転方向についての鉄鋼板ＩＰ１の傾きを示している。

その後、ステップＳ４４で、その直線Ｌ１の傾きθ１が、−θ１ｔ〜θ１ｔの範囲内にあるか否かが判定される。この手続きは、第３実施例のステップＳ４４と同じである。ただし、判定結果がＹｅｓである場合は、処理はステップＳ４８ではなく、ステップＳ４５に移行する。

ステップＳ４５では、その直線Ｌ２の傾きθ２が、−θ２ｔ〜θ２ｔの範囲内にあるか否かが判定される。θ２ｔは、正の値を有するしきい値である。θ２ｔはθ１ｔと同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

直線Ｌ２の傾きθ２がしきい値θ２ｔ以上であるか、しきい値−θ２ｔ以下であり、ステップＳ４５の判定結果がＮｏである場合は、処理はステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６においては、ＣＰＵ３１は、制御部２０のセンサ制御部２０ａを介して、センサ部１０の鉄鋼板ＩＰ１に対する角度を変える。ただし、その際の回転の方向は、図４の矢印Ｒ１およびＲ２の二方向とすることができる。

一方、近似直線Ｌ２の傾きθ２が−θ２ｔ〜θ２ｔの範囲内であり、ステップＳ４５の判定結果がＹｅｓであった場合は、処理はステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８以降の処理は第３実施例と同じである。

第４実施例においては、２方向についてセンサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対的な傾き角を測定し、修正している。このため、被測定物に対してより一様に磁界を印可して、正確に構造を測定することができる。また、傾き角を計算する際には、それぞれ二つの磁気センサの位置および磁束密度の測定値に基づいて傾きを計算している。このため、簡易な計算でセンサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対的な傾き角を測定することができる。

Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）図１８は、ディスプレイ３２（図１参照）に表示されるユーザインターフェイス画面の一例を示す説明図である。上記実施例においては、第１実施例においては、センサ部１０の位置および角度を調整するためのユーザインターフェイス画面には、測定される磁束密度の大きさに応じて異なる色で表示される四つの四角形が表示された。しかし、センサ部１０の位置および角度を調整するためのユーザインターフェイス画面はこのような態様に限られず、他の態様とすることもできる。

図１８の変形例においては、図８のステップＳ８の処理が第１実施例とは異なる。他の点は第１実施例と同じである。すなわち、図１８の変形例においては、図８のステップＳ８において、基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１０，ＳＲ１６，ＳＲ１７（図４参照）の磁束密度の測定値が、センサ部１０と被測定物との相対位置を表す特性値として選択される。

図１８の四角形の各辺ＳＬ１〜ＳＬ４は、それぞれ基準磁気センサＳＲ５、ＳＲ１６、ＳＲ１０、ＳＲ１７に対応している。たとえば、基準磁気センサＳＲ５で計測された磁束密度が大きいほど、辺ＳＬ１は原点Ｏに近く表示され、基準磁気センサＳＲ５で計測された磁束密度が小さいほど、辺ＳＬ１は原点Ｏから遠くに表示される。基準磁気センサＳＲ１６と辺ＳＬ２の関係、基準磁気センサＳＲ１０と辺ＳＬ３の関係、および基準磁気センサＳＲ１７と辺ＳＬ４の関係も同様である。

また、ユーザインターフェイス画面には、比較対象として四つの辺ＳＬ１０，ＳＬ２０，ＳＬ３０，ＳＬ４０からなる正方形が表示されている。ユーザは図８のステップＳ１２において、辺ＳＬ１が辺ＳＬ１０よりも近くなるようにセンサ部１０の角度を調整することができる。このような態様としても、ユーザは、被測定物に磁界が均等に印可されるように、センサ部の位置および角度を調整することができる。

図１９は、ディスプレイ３２（図１参照）に表示されるユーザインターフェイス画面の他の例を示す説明図である。この変形例においても、図８のステップＳ８の処理が第１実施例とは異なる。他の点は第１実施例と同じである。

図１９の変形例においては、図８のステップＳ８において、基準磁気センサＳＲ５の磁束密度の測定値Ｂ５と、基準磁気センサＳＲ１０の磁束密度の測定値Ｂ１０の差Ｂｄ１が、センサ部１０と被測定物との相対位置を表す特性値として選択される。そして、磁気センサＳＲ５の磁束密度の測定値Ｂ５が、磁気センサＳＲ１０の磁束密度の測定値Ｂ１０に比べて大きく、その結果Ｂｄ１が大きいほど、点ＰｔはＹ軸上のより上方に表示される。そして、磁束密度の測定値Ｂ５が測定値Ｂ１０に比べて小さく、その結果Ｂｄ１が小さいほど、点ＰｔはＹ軸上のより下方に表示される。

磁気センサＳＲ５における磁束密度の測定値が大きいほど、磁気センサＳＲ５と鉄鋼板ＩＰ１の表面Ｉｐ１ｓとの距離は近い。そして、磁気センサＳＲ１０における磁束密度の測定値が大きいほど、磁気センサＳＲ１０と鉄鋼板ＩＰ１の表面Ｉｐ１ｓとの距離は近い。このため、磁気センサＳＲ５，ＳＲ１０で測定された磁束密度の差に基づいて設定される位置パターンＰｔのＹ軸上の位置は、図４の矢印Ｒ１の方向についてのセンサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対角度を表している。

一方、図８のステップＳ８においては、同時に、基準磁気センサＳＲ１６の磁束密度の測定値Ｂ１６と、基準磁気センサＳＲ１７の磁束密度の測定値Ｂ１７の差Ｂｄ２が、センサ部１０と被測定物との相対位置を表す特性値として選択される。そして、基準磁気センサＳＲ１６の磁束密度の測定値Ｂ１６が、基準磁気センサＳＲ１７の磁束密度の測定値Ｂ１７に比べて大きく、その結果Ｂｄ２が大きいほど、点ＰｔはＸ軸上のより右方に表示される。そして、磁束密度の測定値Ｂ０が測定値Ｂ１５に比べて小さく、その結果Ｂｄ２が小さいほど、点ＰｔはＸ軸上のより左方に表示される。位置パターンＰｔのＸ軸上の位置は、図４の矢印Ｒ２の方向についてのセンサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対角度を表している。

センサ部１０の位置および角度を調整するためのユーザインターフェイス画面は、以上のような態様とすることもできる。すなわち、ユーザインターフェイス画面の表示は、対応する各磁気センサが測定した磁束密度が比較的大きい場合と、比較的小さい場合とで、表示するパターンについて、色と形状との少なくとも一方を変えて表示が行われるものであればよい。

（２）図２０は、アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ｂの配置を示す説明図である。第１実施例では、サブアレーセンサ１２ａは、一列に配された磁気センサＳＲ０〜ＳＲ１５を挟んで対称の位置に配される２個の基準磁気センサＳＲ１６、ＳＲ１７でった。しかし、サブアレーセンサは、このような態様に限られない。すなわち、図２０に示すように、アレーセンサ１２とは別個に設けられた磁気センサＳＲ１８と、アレーセンサ１２を構成する磁気センサのうちの一つである磁気センサＳＲ５と、をサブアレーセンサ１２ｂとすることもできる。すなわち、アレーセンサ１２とサブアレーセンサ１２ｂとは、共通の磁気センサを含んでもよい。ここで、磁気センサＳＲ１８は、アレーセンサ１２の並びの方向とは垂直な方向について、磁気センサＳＲ５と並ぶ位置に設けられている。

このような態様としても、たとえば、磁気センサＳＲ５，ＳＲ１０，ＳＲ１８の磁束密度の測定値に基づいて、センサ部１０の位置および角度を調整することができる。磁気センサＳＲ５の測定値と磁気センサＳＲ１０の測定値との差に基づいて、矢印Ｒ３の回転方向についてのセンサ部１０の傾きを調整することができる。そして、磁気センサＳＲ５の測定値と磁気センサＳＲ１８の測定値との差に基づいて、矢印Ｒ４の回転方向についてのセンサ部１０の傾きを調整することができる。すなわち、センサ部１０は、それぞれ二つの磁気センサからなる２組の磁束密度測定部グループであって、それぞれの二つの磁気センサを結ぶ直線が互いに直交する、２組の磁束密度測定部グループを含んでいる態様とすることができる。

（３）第３実施例においては、センサ部１０の被測定物に対する相対角度がステップＳ４４で検討され、相対距離がステップＳ４８で検討された。しかし、ステップＳ４４の処理を行わない態様としてもよい。すなわち、センサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対角度についての検討を行わず、センサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１との相対距離を表す磁束密度の測定値のみについてその大きさを検討して、センサ部１０と被測定物との相対距離を調整する態様としてもよい。

（４）上記実施例においては、被測定物の構造を測定する際には、被測定物の角度とセンサの端面との角度は、所定のしきい値θ１ｔ、θ２ｔで定められる範囲内の値であった。そして、図面において示した、被測定物の構造を計算する際の鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとセンサ部１０の端面１６ａｓとの相対角度は、ほぼ０であった（図６および図１５参照）。すなわち、センサ部１０の端面１６ａｓと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとはほぼ並行であった。しかし、被測定物の構造を計算する際には、センサ部１０の端面１６ａｓと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとは所定の角度を有していてもよい。

ただし、センサ部１０の端面１６ａｓと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓとはほぼ並行であることが好ましい。ここで二つの面が「ほぼ並行」であるとは、二つの面のなす角が−１０°〜＋１０°の範囲内であることをいう。ただし、測定を行う際には、センサ部１０の端面１６ａｓと鉄鋼板ＩＰ１の表面ＩＰ１ｓのなす角は−７°〜＋７°の範囲内であることがより好ましく、−３°〜＋３°の範囲内であることがさらに好ましい。よって、しきい値θ１ｔは、１０°とすることができるが、７°とすることがより好ましく、３°とすることがさらに好ましい。しきい値θ２ｔについても同様である。

（５）上記実施例では、はセンサ部１０を駆動するセンサ制御部２０ａと、アレーセンサ１２の検出信号ＳＲＳを処理する信号処理部２０ｂは、制御部２０に設けられていた（図１参照）。そして、時定数τ１，τ２を求める機能と、時定数の分布から溶接部分Ｗｐの内部構造を決定する機能とは、コンピュータ３０のＣＰＵ３１が果たしていた。しかし、これらの各機能は、ハードウェア回路によって実現してもよいし、ソフトウェアを実行することによってコンピュータのＣＰＵが実現することとしてもよい。

（６）上記実施例では、磁性体の内部構造を測定する測定装置について説明した。しかし、本発明は磁性体の内部構造を測定する測定装置かぎらず、他の測定装置に適用することも可能である。たとえば、磁気を利用する測定装置のほかに、音波を測定することによって物体の構造を測定する装置や、物体の各部の電位を測定する装置に適用することも可能である。

本発明の実施例である測定装置の構成を示す説明図。 センサ部１０の構成および動作を示す断面図。 センサ部１０の構成および動作を示す断面図。 アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａの配置を示す説明図。 測定部１６の中心軸Ｃに垂直な平面ｘ−ｘにおけるガイド部１７の断面図。 第１実施例の測定装置の動作状態を示す説明図。 溶接部分Ｗｐ周辺の磁束密度の測定値を示すグラフ。 磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャート。 ディスプレイ３２に表示されるユーザインターフェイス画面を示す説明図。 センサ部１０と鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２とをアレーセンサ１２の並びの方向に垂直な方向から見た断面図。 第２実施例において、磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャート。 第３実施例の測定装置の構成を示す説明図。 第３実施例において、磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャート。 図１３のステップＳ６で測定した各位置の磁束密度のグラフの一例。 ステップＳ６で測定した各位置の磁束密度のグラフ。 第４実施例において磁性体の構造を測定する際の手順を示すフローチャート。 ステップＳ６において磁気センサＳＲ１６，ＳＲ１７で測定した磁束密度の一例を示すグラフ。 ディスプレイ３２に表示されるユーザインターフェイス画面の一例を示す説明図。 ディスプレイ３２に表示されるユーザインターフェイス画面の一例を示す説明図。 アレーセンサ１２およびサブアレーセンサ１２ａの配置を示す説明図。

符号の説明

１０…センサ部
１１…励磁部
１２…アレーセンサ
１２ａ…サブアレーセンサ
１６…測定部
１６ａ…先端部
１６ａｓ…先端部の端面
１６ｂ…胴部
１６ｃ…カバー
１６ｇ…ボタン
１７…ガイド部
１７ａ〜１７ｄ…側壁部
１７ｓ…側壁部１７ａ〜１７ｄに囲まれた空間
１８ａ〜１８ｄ…窓
１８ｔ…照準マーク
１９…コイルバネ
２０…制御部
２０ａ…センサ制御部
２０ｂ…信号処理部
３０…データ処理部
３１…ＣＰＵ
３１ａ…時定数決定部
３１ｂ…構造決定部
３１ｃ…近似直線決定部
３２…ディスプレイ
３３…キーボード
４０…ロボットアーム
４１…並進関節
４２，４４，４６…ねじり関節
４３，４５，４７…曲げ関節
Ａ１…測定部１６の動作を示す矢印
Ａ２…測定部１６の先端部１６ａの動作を示す矢印
Ｂ…磁束線
Ｂｘ１…磁束
Ｂｘ２…磁束
Ｃ…測定部１６の中心軸
Ｃｐ…インデテーション部Ｗｐ１の中心を通る軸
Ｃｓ…側壁部１７ａ〜１７ｄによって囲まれる空間１７ｓの中心軸
Ｅｙ…ユーザの目
ＩＰ１，ＩＰ２…鉄鋼板
ＩＰｂ…鉄鋼板ＩＰ１，ＩＰ２の空隙部分
ＩＰｂｅ…鉄鋼板ＩＰ１とＩＰ２の空隙部分ＩＰｂの縁
ＩＰｓ…鉄鋼板ＩＰ１の表面
Ｌ…各位置における磁束密度の測定値の近似直線
Ｐｐ…位置パターン
Ｐｔ…センサ部１０の位置および角度を表す点
ＳＬ１、ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４…センサ部１０の位置および角度を表す辺
ＳＬ１０、ＳＬ２０，ＳＬ３０，ＳＬ４０…センサ部１０の好ましい位置および角度の目安である辺
ＳＲ０〜ＳＲ１７，ＳＲｉ…磁気センサ
ＳＲＳ…検出信号
Ｓｐ１、Ｓｐ２，Ｓｐ３，Ｓｐ４…位置パターンを構成するサブパターン
Ｗｉ１…インデテーション部Ｗｐ１の直径
Ｗｐ…溶接部分
Ｗｐ１…インデテーション部
Ｗｐ１ｅ…インデテーション部Ｗｐ１の端
Ｗｐ２…ナゲット部
Ｗｐ３…圧着部
ｄＢ…磁束密度の差
ｉ１…磁束密度
ｔ…時間
ｘ…平面
τ１，τ２…時定数

Claims (20)

1. 物体の構造を測定する測定方法であって、
   （ａ）被測定物を測定するためのセンサを、被測定物に対する所定の相対位置に配する工程と、
   （ｂ）前記センサで前記被測定物に静磁場を印加して、前記被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する工程と、
   （ｃ）前記複数の測定位置のうちの少なくとも一部の測定位置における磁束密度に基づいて、前記センサと前記被測定物との前記相対位置に関する第１の特性値を決定する工程と、
   （ｄ）一定の条件下で前記被測定物の構造に関する第２の特性値を計算する工程であって、
   （ｄ１）前記第１の特性値が所定の範囲内にある場合に、前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の構造に関する第２の特性値を求めて、処理を終了する工程と、
   （ｄ２）前記第１の特性値が所定の範囲内にない場合に、前記センサと前記被測定物との相対位置を変えて、再度前記工程（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す工程と、を備える測定方法。
2. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｄ１）は、
   （ｄ３）前記静磁場の印加を遮断する工程と、
   （ｄ４）前記被測定物の複数の測定位置について、微分磁束密度の過渡変化を測定する工程と、
   （ｄ５）前記複数の測定位置における微分磁束密度の過渡変化に基づいて、前記被測定物の内部構造に関する前記第２の特性値を計算する工程と、を備える測定方法。
3. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｄ１）は、
   前記静磁場が印加されているときの前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の表面構造に関する前記第２の特性値を計算する工程を備える測定方法。
4. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   前記複数の測定位置のうちの二つの測定位置である第１の基準測定位置の磁束密度の差に基づいて、前記第１の特性値として、前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す特性値を計算する工程を備える、測定方法。
5. 請求項４記載の測定方法であって、さらに、
   （ｅ）前記複数の測定位置のうちの二つの測定位置であって、少なくとも一方の測定位置は前記第１の基準測定位置とは異なる測定位置である第２の基準測定位置における磁束密度の差に基づいて、前記第１の特性値とは異なる方向についての前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す第３の特性値を計算する工程を備え、
   前記工程（ｄ１）は、
   （ｄ３）前記第１および第３の特性値がそれぞれ所定の範囲内にある場合に、前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の構造に関する第２の特性値を求めて、処理を終了する工程と、
   （ｄ４）前記第１の特性値が所定の範囲内にあり、前記第３の特性値が所定の範囲内にない場合に、前記センサと前記被測定物との相対位置を変えて、再度前記工程（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す工程と、を含む、測定方法。
6. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｂ）は、
   （ｂ１）磁束密度を測定するための磁束密度測定部であって前記センサ上に一列に設けられた複数の磁束密度測定部で、前記被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定する工程を備え、
   前記工程（ｃ）は、
   前記複数の測定位置の情報と、前記複数の磁束密度測定部で測定した磁束密度と、に基づいて回帰計算を行い、前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す前記第１の特性値を計算する工程を備える、測定方法。
7. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   （ｃ１）前記複数の測定位置に含まれる少なくとも二つの測定位置である基準測定位置の磁束密度を、前記センサと前記各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す前記第１の特性値として選択する工程と、
   （ｃ２）前記基準測定位置にそれぞれ対応する少なくとも二つのサブパターンを含む位置パターンを表示部に表示する工程であって、前記対応する基準測定位置の磁束密度が前記所定の範囲内にある場合と、前記対応する基準測定位置の磁束密度が前記所定の範囲内にない場合とでは、前記各サブパターンについて、色と形状と表示位置とのうちの少なくとも一つを変えて表示を行う工程と、を含む測定方法。
8. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   前記複数の測定位置に含まれ菱形の各頂点を構成する四つの基準測定位置のうち、向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差と、向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差とを、それぞれ異なる方向についての前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す前記第１の特性値として選択する工程を含み、
   前記工程（ｄ）は、
   位置パターンを表示部に表示する工程であって、
   互いに直交するＸ座標およびＹ座標を基準としたときに、前記位置パターンの表示位置が、
   前記Ｘ座標については、前記向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置であり、
   前記Ｙ座標については、前記向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置である工程を含む、測定方法。
9. 請求項１記載の測定方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   前記複数の測定位置に含まれ菱形の各頂点を構成する四つの測定位置である基準測定位置の磁束密度を、前記センサと前記各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す前記第１の特性値として選択する工程を含み、
   前記工程（ｄ）は、
   前記基準測定位置にそれぞれ対応する四つの辺で構成される四角形の位置パターンを表示部に表示する工程であって、
   対応する基準測定位置の磁束密度が比較的大きい場合には、対応する前記辺を基準点から比較的近い位置に表示し、
   対応する基準測定位置の磁束密度が比較的小さい場合には、対応する前記辺を基準点から比較的遠い位置に表示する工程を含む、測定方法。
10. 物体の構造を測定する測定方法であって、
    （ａ）センサで前記被測定物に静磁場を印加して磁束密度を測定し、前記被測定物の前記センサの端面に対する相対角度を計算する工程と、
    （ｂ）前記センサの端面と前記被測定物とがほぼ並行になるように前記センサと前記被測定物とを配して、前記センサで前記被測定物に静磁場を印加して前記被測定物の構造を測定する工程と、を備える測定方法。
11. 物体の構造を測定する測定装置であって、
    被測定物に静磁場を印加して、前記被測定物の複数の測定位置について磁束密度を測定することができるセンサと、
    前記センサを制御し、前記センサの信号を処理する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記複数の測定位置のうちの少なくとも一部の測定位置における磁束密度に基づいて、前記センサと前記被測定物との前記相対位置に関する第１の特性値を決定する相対位置決定部と、
    前記第１の特性値が所定の範囲内にある場合に、前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の表面の構造に関する第２の特性値を計算する構造決定部と、を備える測定装置。
12. 請求項１１記載の測定装置であって、
    前記構造決定部は、前記静磁場の印加を遮断した後の微分磁束密度の過渡変化に基づいて、前記被測定物の内部構造に関する前記第２の特性値を計算することができる、測定装置。
13. 請求項１１記載の測定装置であって、
    前記構造決定部は、前記静磁場が印加されているときの前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の表面構造に関する前記第２の特性値を計算することができる、測定装置。
14. 請求項１１記載の測定装置であって、
    前記センサは、それぞれ前記測定位置における磁束密度を測定するための二つの磁束密度測定部からなる第１の磁束密度測定部グループを備え、
    前記相対位置決定部は、前記第１の磁束密度測定部グループの磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差に基づいて、前記第１の特性値として、前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す特性値を計算する、測定装置。
15. 請求項１４記載の測定装置であって、
    前記センサは、それぞれ前記測定位置における磁束密度を測定するための二つの磁束密度測定部であって、少なくとも一方の磁束密度測定部は前記第１の磁束密度測定部グループに含まれない磁束密度測定部である第２の磁束密度測定部グループを備え、
    前記相対位置決定部は、前記第２の磁束密度測定部グループの磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差に基づいて、前記第１の特性値とは異なる方向についての前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す第３の特性値を計算し、
    前記構造決定部は、前記第１および第３の特性値がそれぞれ所定の範囲内にある場合に、前記複数の測定位置における磁束密度に基づいて、前記被測定物の構造に関する第２の特性値を求める、測定装置。
16. 請求項１１記載の測定装置であって、
    前記センサは、それぞれ前記測定位置における磁束密度を測定するための磁束密度測定部であって、前記センサ上に一列に設けられた複数の磁束密度測定部を備え、
    前記相対位置決定部は、前記各磁束密度測定部の位置の情報と、前記各磁束密度測定部で測定した磁束密度と、に基づいて回帰計算を行い、前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す前記第１の特性値を計算する、測定装置。
17. 請求項１１記載の測定装置であって、さらに、
    前記センサと前記被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備え、
    前記センサは、それぞれ前記測定位置における磁束密度を測定するための二つの基準磁束密度測定部を備え、
    前記制御部は、
    前記基準磁束密度測定部にそれぞれ対応する二つのサブパターンを含む前記位置パターンを前記表示部に表示し、前記対応する基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度が前記所定の範囲内にある場合と、前記対応する基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度が前記所定の範囲内にない場合とでは、前記各サブパターンについて、色と形状と表示位置とのうちの少なくとも一つを変えて表示を行う、測定装置。
18. 請求項１１記載の測定装置であって、さらに、
    前記センサと前記被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備え、
    前記センサは、前記被測定物と向かい合う面において、菱形の各頂点を構成する四つの位置にそれぞれ基準磁束密度測定部を備え、
    前記相対位置決定部は、
    前記基準磁束密度測定部のうち、向かい合う位置に設けられた二つの基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差と、向かい合う位置に設けられた他の二つの基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度の差と、に基づいて、それぞれ異なる方向についての前記センサに対する前記被測定物の相対角度を実質的に表す前記第１の特性値を計算することができ、
    前記制御部は、
    前記位置パターンを前記表示部に表示させ、
    互いに直交するＸ座標およびＹ座標を基準としたときに、前記位置パターンの表示位置が、
    前記Ｘ座標については、前記向かい合う二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置であり、
    前記Ｙ座標については、前記向かい合う他の二つの基準測定位置における磁束密度の差に応じた位置である、測定装置。
19. 請求項１１記載の測定装置であって、さらに、
    前記センサと前記被測定物との相対位置を表す位置パターンを表示する表示部を備え、
    前記センサは、前記被測定物と向かい合う面において、菱形の各頂点を構成する四つの位置にそれぞれ基準磁束密度測定部を備え、
    前記相対位置決定部は、前記各基準磁束密度測定部によって測定された磁束密度を、前記センサと前記各基準測定位置との距離をそれぞれ実質的に表す前記第１の特性値として選択し、
    前記制御部は、
    前記基準測定位置にそれぞれ対応する四つの辺で構成される四角形の前記位置パターンを前記表示部に表示し、
    対応する基準測定位置の磁束密度が比較的大きい場合には、対応する前記辺を基準点から比較的近い位置に表示し、
    対応する基準測定位置の磁束密度が比較的小さい場合には、対応する前記辺を基準点から比較的遠い位置に表示する、測定装置。
20. 物体の構造を測定する測定装置であって、
    被測定物に静磁場を印加して磁束密度を測定するセンサを備え、
    前記センサで前記被測定物に静磁場を印加して磁束密度を測定し、
    前記被測定物の前記センサの端面に対する相対角度を計算し、
    前記センサの端面と前記被測定物とがほぼ並行になるように前記センサと前記被測定物とを配して、前記センサで前記被測定物に静磁場を印加して前記被測定物の構造を測定する、測定装置。

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