JP2008209240A - Method of sensing magnetic substance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性体の位置を探知する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting the position of a magnetic body.
磁性体の位置を磁気センサのスキャニングにより探知することが知られている。例えば、カテーテルを患者の口または鼻から食道を経て胃にまで挿入する場合、カテーテルの先端に磁性体を取付け、前記の挿入中、磁気センサを人体の表面に沿い走行させて磁性体の位置を探知することが知られている。(例えば、特許文献1,2)
図1に示すように、磁化された磁性体Aに対し、所定の高さの経路に沿う磁界の垂直成分強度の絶対値の分布は、磁性体の直上位置を頂点とする山状となる。磁性体の位置を磁気センサにより探知するには、従来では、この磁界分布の山のピーク位置を探知している。 As shown in FIG. 1, with respect to the magnetized magnetic body A, the distribution of absolute values of the vertical component strength of the magnetic field along the path of a predetermined height has a mountain shape with the position directly above the magnetic body as a vertex. In order to detect the position of the magnetic body with a magnetic sensor, conventionally, the peak position of the peak of the magnetic field distribution is detected.
図1において、Hhは磁気センサの検出可能な上限値(センサ素子が磁気飽和する境界値)を示し、磁性体の磁化が強くて前記のピーク磁界強度が検出可能な上限値を越える場合、前記の従来法では、磁性体の位置を探知できない。
食料品や衣料品の製造工程では、機械破片等の鉄系磁性異物を除去するための検査が要求されている。しかしながら、異物の大きさ、磁化率(応力や地磁気により磁化される)等により、前記したピーク磁界強度が相違し、磁化率の高い異物では、ピーク磁界強度が磁気センサの検出可能な上限値を越えてその異物の探知が不可となって検査の信頼性を満足に保証し難い。
In FIG. 1, Hh represents the upper limit value that can be detected by the magnetic sensor (the boundary value at which the sensor element is magnetically saturated). When the magnetization of the magnetic material is strong and the peak magnetic field strength exceeds the detectable upper limit value, The conventional method cannot detect the position of the magnetic material.
In the manufacturing process of food and clothing, inspection for removing iron-based magnetic foreign matters such as mechanical debris is required. However, the above-mentioned peak magnetic field strength differs depending on the size of the foreign material, magnetic susceptibility (magnetized by stress or geomagnetism), etc. Beyond that, the foreign object cannot be detected, and it is difficult to guarantee the reliability of the inspection satisfactorily.
本発明の目的は、被探知磁性体のピーク磁界強度が磁気センサの検出可能な上限磁界強度を越える場合でも、その磁性体の位置の探知を可能とする方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method that enables detection of the position of a magnetic substance even when the peak magnetic field intensity of the magnetic substance to be detected exceeds the upper limit magnetic field intensity that can be detected by a magnetic sensor.
請求項1に係る磁性体の検知方法は、磁気センサを被探知磁性体に対し、または被探知磁性体に対し磁気センサを走行させることによりその磁性体の位置を探知する方法であり、前記磁気センサに、2個の磁気センサを所定の間隔を隔て所定の同一方向にて配設した対磁気センサを使用し、この対磁気センサまたは磁性体を前記所定の方向に走行させて両磁気センサの検出出力が実質的に等しくなる位置を探知することを特徴とする。
請求項2に係る磁性体の検知方法は、磁気センサを被探知磁性体に対し、または被探知磁性体に対し磁気センサを走行させ、その走行中に検出可能な上限値以上の磁界が作用する場合にその磁性体の位置を探知する方法であり、前記磁気センサに、2個の磁気センサを所定の間隔を隔て所定の同一方向にて配設した対磁気センサを使用し、この対磁気センサまたは磁性体を前記所定の方向に走行させて両磁気センサの検出出力が実質的に等しくなる位置を探知することを特徴とする。
請求項3に係る磁性体の検知方法は、請求項1または2の磁性体の探知方法において、磁気センサが磁界強度の絶対値を検出する磁気センサであることを特徴とする。
請求項4に係る磁性体の検知方法は、請求項1〜3何れかの磁性体の探知方法において、対磁気センサに、勾配磁界検出センサを使用することを特徴とする。
The method for detecting a magnetic material according to
In the magnetic body detection method according to the second aspect, the magnetic sensor is caused to travel to the detected magnetic body or to the detected magnetic body, and a magnetic field greater than or equal to a detectable upper limit value acts during the traveling. In this case, the position of the magnetic material is detected, and a magnetic sensor in which two magnetic sensors are arranged in a predetermined same direction at a predetermined interval is used as the magnetic sensor. Alternatively, the magnetic body is caused to travel in the predetermined direction to detect a position where detection outputs of both magnetic sensors are substantially equal.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the magnetic body detection method according to the first or second aspect, wherein the magnetic sensor is a magnetic sensor that detects an absolute value of the magnetic field strength.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the magnetic body detection method according to any one of the first to third aspects, wherein a gradient magnetic field detection sensor is used as the magnetic sensor.
図1に示すように、被探知磁性体に対し所定の高さ隔てた経路に沿っての被探知磁性体の磁界強度分布をH(x)とし、対磁気センサの各磁気センサS1,S2の検出可能な上限値をHh、下限値をHLとする。対磁気センサSeを前記の経路に沿って走行させていき、図2に示すように、対磁気センサSeの中央点oが被探知磁性体Aの直上に達すると、各磁気センサS1,S2が感磁する磁界強度がhc,hdとなり、磁界強度分布の垂直線n−n’に対する左右対称性から、hc=hdが成立する。従って、各磁気センサS1,S2の検出出力が等しくなる位置から磁性体Aの位置を探知できる。 As shown in FIG. 1, the magnetic field intensity distribution of the magnetic substance to be detected along a path separated by a predetermined height with respect to the magnetic substance to be detected is H (x), and each magnetic sensor S 1 , S of the magnetic sensor is used. the detectable limit of 2 H h, the lower limit value to H L. When the antimagnetic sensor Se travels along the above-described path and the center point o of the antimagnetic sensor Se reaches directly above the detected magnetic body A as shown in FIG. 2, the magnetic sensors S 1 , S The magnetic field intensity at which 2 is magnetized becomes hc and hd, and hc = hd is established from the left-right symmetry with respect to the vertical line nn ′ of the magnetic field intensity distribution. Therefore, the position of the magnetic body A can be detected from the position where the detection outputs of the magnetic sensors S 1 and S 2 are equal.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1において、Aは磁化された磁性体を示し、磁化方向は垂直方向であるとする。H(x)は磁性体に対し所定の高さを隔てた水平経路に沿っての磁性体Aの垂直方向磁界強度の分布を示している。Seは対磁気センサであり、2個の磁気センサS1,S2を距離Lを隔てて配設してなり、各磁気センサの検出可能な上限磁界強度をHhで示し、下限磁界強度をHLで示している。図1におけるp−p間の距離Lh、p’−p’間の距離LLに対し、2個の磁気センサS1,S2間の距離Lを、Lh<L<LLを満たすように設定してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, A indicates a magnetized magnetic body, and the magnetization direction is a vertical direction. H (x) represents the distribution of the magnetic field strength of the magnetic body A in the vertical direction along a horizontal path with a predetermined height from the magnetic body. Se is an anti-magnetic sensor, and two magnetic sensors S 1 and S 2 are arranged at a distance L. The upper limit magnetic field intensity detectable by each magnetic sensor is indicated by H h , and the lower limit magnetic field intensity is indicated. Indicated by HL . The distance L between the two magnetic sensors S 1 and S 2 satisfies L h <L <L L with respect to the distance L h between p and p and the distance L L between p ′ and p ′ in FIG. It is set as follows.
本発明により磁性体の位置を探知するには、対磁気センサを上記経路に沿い、かつ各磁気センサS1,S2の感磁軸方向を共に垂直方向に向けた状態で走行させていく。図2において、(イ)→(ロ)→(ハ)→(ニ)は対磁気センサSeの経時位置を示している。
図2の(イ)では、対磁気センサの磁気センサS1が磁界強度haに対する検出出力を発生し、磁気センサS2が磁界強度hcに対する検出出力を発生する。ha≠hcである。(ロ)では、対磁気センサの磁気センサS1が磁界強度hbに対する検出出力を発生し、磁気センサS2が上限Hhに対する飽和検出出力を発生する。hb≠Hhである。(ハ)では、対磁気センサの磁気センサS1が磁界強度hcに対する検出出力を発生し、磁気センサS2が磁界強度hdに対する検出出力を発生する。(ニ)では、対磁気センサの磁気センサS1が磁界強度hdに対する検出出力を発生し、磁気センサS2が磁界強度heに対する検出出力を発生する。hd≠heである。
(ハ)において、対磁気センサSeの中央点oが被探知磁性体Aの直上に位置すると、磁界強度分布の垂直線n−n’に対する左右対称性から、hc=hdが成立する。従って、各磁気センサS1,S2の検出出力が等しくなる位置から磁性体Aの位置を探知できる。
In order to detect the position of the magnetic material according to the present invention, the anti-magnetic sensor is run along the above-described path and the magnetic sensors S 1 and S 2 are both oriented in the vertical direction. In FIG. 2, (A) → (B) → (C) → (D) indicates the time-dependent position of the magnetic sensor Se.
In (b) of FIG. 2, the magnetic sensor S 1 pair magnetic sensor generates a detection output to the magnetic field strength ha, the magnetic sensor S 2 generates a detection output to the magnetic field strength hc. ha ≠ hc. In (b), the magnetic sensor S 1 pair magnetic sensor generates a detection output to the magnetic field strength hb, the magnetic sensor S 2 generates a saturation detection output for the upper limit Hh. hb ≠ Hh. In (c), the magnetic sensor S 1 of the magnetic sensor generates a detection output for the magnetic field strength hc, and the magnetic sensor S 2 generates a detection output for the magnetic field strength hd. In (d), the magnetic sensor S 1 pair magnetic sensor generates a detection output to the magnetic field strength hd, the magnetic sensor S 2 generates a detection output to the magnetic field strength he. hd ≠ he.
In (c), when the center point o of the antimagnetic sensor Se is located immediately above the detected magnetic body A, hc = hd is established from the left-right symmetry with respect to the vertical line nn ′ of the magnetic field strength distribution. Therefore, the position of the magnetic body A can be detected from the position where the detection outputs of the magnetic sensors S 1 and S 2 are equal.
図2の(ハ)に対し、図3に示すように対磁気センサSeの中央点oが磁性体Aの直上位置からΔLずれると、各磁気センサS1,S2の感磁磁界強度hc、hdにΔhの差が生じて検出出力に差ΔEoutが生じるが、差ΔEoutが予め定めた所定の微小値以内であれば、ΔLを充分に小さく抑えることができ、対磁気センサの両磁気センサの検出出力差が予め定めた所定の微小値以内になる対磁気センサの位置からでも、磁性体の位置を充分な精度で探知できる。 In contrast to (c) in FIG. 2, when the center point o of the magnetic sensor Se deviates by ΔL from the position directly above the magnetic body A as shown in FIG. 3, the magnetic field intensity hc of each of the magnetic sensors S 1 and S 2 , A difference Δh occurs in hd and a difference ΔE out occurs in the detection output. However, if the difference ΔE out is within a predetermined minute value, ΔL can be suppressed sufficiently small, and both magnetism of the magnetic sensor can be reduced. The position of the magnetic material can be detected with sufficient accuracy even from the position of the magnetic sensor where the difference in detection output between the sensors is within a predetermined minute value.
上記の例では、磁性体の磁化方向を垂直方向としたが、磁性体の磁化方向は通常、垂直方向のものと水平方向とのものとのベクトル合成方向で与えられる。
図4の(イ)は、磁化方向が水平方向の磁性体の、磁性体に対し所定高さの経路に沿っての垂直方向磁界強度の分布を示し、磁性体Aの位置を対称中心とする点対称である。しかし、その磁界強度に対する絶対値強度の分布は、図4の(ロ)に示すように、磁性体を通る垂直線に対し左右対称となる。図4の(ロ)において、Hhは各磁気センサの検出可能な上限磁界強度を、HLは下限磁界強度を示している。
磁化方向が水平方向の磁性体の位置を探知するには、対磁気センサの各磁気センサに磁界強度の絶対値を検出するものを使用し、対磁気センサの両磁気センサの間隔をLh<L<LLを満たすように設定し、前記と同様にして磁性体の位置を探知する。
In the above example, the magnetization direction of the magnetic material is the vertical direction, but the magnetization direction of the magnetic material is usually given by the vector synthesis direction of the vertical direction and the horizontal direction.
FIG. 4A shows the distribution of the magnetic field strength in the vertical direction along a path having a predetermined height with respect to the magnetic body of the magnetic body having the horizontal magnetization direction, and the position of the magnetic body A is the center of symmetry. It is point symmetric. However, the absolute value intensity distribution with respect to the magnetic field intensity is symmetrical with respect to the vertical line passing through the magnetic material, as shown in FIG. In FIG. 4B, H h indicates the upper limit magnetic field intensity that can be detected by each magnetic sensor, and H L indicates the lower limit magnetic field intensity.
In order to detect the position of the magnetic material whose magnetization direction is the horizontal direction, a magnetic sensor that detects the absolute value of the magnetic field strength is used for each magnetic sensor, and the distance between both magnetic sensors of the magnetic sensor is set to L h < L <L is set so as to satisfy L , and the position of the magnetic body is detected in the same manner as described above.
本発明において、対磁気センサの各磁気センサには、絶対磁界検出センサが使用される。この絶対磁界検出センサとしては、センサの被検出磁界−検出出力特性が図5の(イ)に示すように左右対称のもの、図5の(ロ)に示すように、極性判別可能な出力特性のセンサの出力を全波整流するもの等を使用できる。 In the present invention, an absolute magnetic field detection sensor is used as each magnetic sensor of the magnetic sensor. As the absolute magnetic field detection sensor, the detected magnetic field-detection output characteristic of the sensor is bilaterally symmetrical as shown in FIG. 5 (a), and the output characteristic capable of discriminating polarity as shown in FIG. A sensor that fully rectifies the output of the sensor can be used.
前記対磁気センサに、所定の距離Lを隔てて配設した両磁気センサの出力差を検出量として出力する勾配磁界センサを使用し、検出量0の位置から磁性体の位置を検知することができる。 A magnetic field sensor that outputs a difference between outputs of both magnetic sensors arranged at a predetermined distance L as a detection amount is used as the magnetic sensor, and the position of the magnetic body is detected from the position where the detection amount is 0. it can.
前記の距離Lは、被探知磁性体の磁化強度や各磁気センサの検出可能上限磁界強度などに左右され、実験により定められる。通常、前記した経路の高さの0.5〜5倍の範囲から設定される。その距離は調整可能としておき、探知経路の高さなどに応じ調整することができる。 The distance L depends on the magnetization intensity of the magnetic substance to be detected and the detectable upper limit magnetic field intensity of each magnetic sensor, and is determined by experiments. Usually, it is set from the range of 0.5 to 5 times the height of the above-mentioned route. The distance can be adjusted, and can be adjusted according to the height of the detection path.
上記の例では、磁気センサにより検出する磁界強度を垂直磁界強度としているが、水平磁界強度を検出するようにしてもよい。
本発明において、磁気センサには、磁気インピーダンス効果センサ、MRセンサ、フラックスゲートセンサ等を使用できる。
In the above example, the magnetic field strength detected by the magnetic sensor is the vertical magnetic field strength, but the horizontal magnetic field strength may be detected.
In the present invention, a magnetic impedance effect sensor, MR sensor, fluxgate sensor or the like can be used as the magnetic sensor.
上記の例では、対磁気センサを走行させているが、例えば、コンベアにより搬送される部品中に磁性体異物が含まれているか否かを検査する場合、対磁気センサを固定し、この対磁気センサの直下または直上に部品を走行させることができる。 In the above example, the antimagnetic sensor is running. For example, when inspecting whether or not a magnetic foreign object is contained in a component conveyed by the conveyor, the antimagnetic sensor is fixed and this antimagnetic Parts can be run directly below or directly above the sensor.
本発明に実施にあたり、被探知磁性体を磁化器により垂直方向または水平方向の単一方向に磁化したうえで本発明を実施することもできる。 In carrying out the present invention, the present invention can also be carried out after magnetizing the magnetic substance to be detected in the vertical direction or the horizontal direction by a magnetizer.
Se 対磁気センサ
S1 磁気センサ
S2 磁気センサ
L 磁気センサS1,S2間の間隔
Hh 検出可能上限磁界強度
HL 検出可能下限磁界強度
A 磁性体
Se Magnetic sensor S 1 Magnetic sensor S 2 Magnetic sensor L Interval between magnetic sensors S 1 and S 2 H h Detectable upper limit magnetic field intensity H L Detectable lower limit magnetic field intensity A Magnetic body
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JP2007046337A JP2008209240A (en) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | Method of sensing magnetic substance |
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