JP2010190709A - 三次元磁気測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
制御手段で、3次元プローブの移動制御、ガウスメータからのデータの解析及び解析された情報を3次元で可視化して表示を一元的に行うことで、精度の高い磁界の測定や表示が可能な三次元磁気測定装置を提供することにある。
【解決手段】
制御手段が、3軸アクチュエータを制御するマシン制御手段と、ガウスメータからのデータを解析する数値解析手段と、数値解析手段で解析された情報を3次元で可視化して表示する3次元可視化手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を測定する三次元磁気測定装置に関する。
従来より、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を三次元的に測定するために、三次元磁気測定装置が用いられている。例えば、特許文献1に示させる磁界測定装置は、測定対象物の周囲を三次元方向に相対的に移動可能に支持された磁気センサを備えた測定器と、測定器により測定された測定対象物の三次元磁力データに基づき、その磁界の状態を可視化表示できるように加工するデータ加工手段を含むコンピュータと、データ加工手段で加工された結果を出力する出力手段としてのディスプレイとを備えている。
特開2001−183434号公報
しかしながら、従来の磁界測定装置では、測定対象物の周囲を三次元方向に相対的に移動可能に支持された磁気センサを備えた測定器で磁気センサの移動を制御し、コンピュータで別途磁界のデータを加工するようにしていることから、磁気センサの制御とデータ加工が一元的に行えず、磁界の精度の高い測定が困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、制御手段で、3次元プローブの移動制御、ガウスメータからのデータの解析及び解析された情報を3次元で可視化して表示を一元的に行うことで、精度の高い磁界の測定や表示が可能な三次元磁気測定装置を提供することにある。
請求項1記載の三次元磁気測定装置は、制御手段が、3軸アクチュエータを制御するマシン制御手段と、ガウスメータからのデータを解析する数値解析手段と、数値解析手段で解析された情報を3次元で可視化して表示する3次元可視化手段とを備えることを特徴とする。
請求項2記載の三次元磁気測定装置は、3次元プローブの先端が磁場発生対象体に接触したか否かを検出するタッチセンサを備え、制御装置が、タッチセンサが3次元プローブの先端が磁場発生対象体に接触したときの3次元プローブの座標位置を把握することを特徴とする。
請求項3記載の三次元磁気測定装置は、基準となる磁場発生対象体を3軸アクチュエータの原点となるべき位置に配置し、3軸アクチュエータを操作して3次元プローブをX方向及びY方向に移動させつつ磁場発生対象体の磁界分布を測定し、磁界分布から検出したX方向及びY方向における磁界ピークから、3軸アクチュエータのX方向及びY方向の原点を把握することを特徴とする。
請求項4記載の三次元磁気測定装置は、制御装置が、3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置の情報を入力するセンサオフセット入力手段を備えることを特徴とする。
請求項5記載の三次元磁気測定装置は、制御装置が、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を粗測定し、ガウスメータの測定レンジを決定するための磁界分布を表示するオーバーレンジ検索手段を備えることを特徴とする。
請求項6記載の三次元磁気測定装置は、予めフィールド磁界分布が明らかな磁場発生対象体の磁界分布を3次元的に測定し、予めわかっているフィールドで磁界分布から、3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置を解析するセンサ埋め込み位置解析手段を備えることを特徴とする。
請求項7記載の三次元磁気測定装置は、3次元プローブとガウスメータと制御装置とを接続した状態で、3次元プローブとガウスメータと制御装置との各信号レベルのオフセットを調整する初期オフセット調整手段を備えることを特徴とする。
請求項8記載の三次元磁気測定装置は、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布を、3次元立体表示、XY方向表示、XZ方向表示、YZ方向表示等、表示方向を任意に変えて表示する表示方向選択手段を備えることを特徴とする。
請求項9記載の三次元磁気測定装置は、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の3次元表示の角度や表示倍率を任意に変更可能で、変更過程を動画として記録し再生する動画記録再生手段を備えることを特徴とする。
請求項10記載の三次元磁気測定装置は、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の表示単位を変換して表示する磁気単位変換切換手段を備えることを特徴とする。
請求項11記載の三次元磁気測定装置は、制御装置の3次元可視化手段が、磁場発生対象体の外形形状を入力し表示するワーク形状可視手段を備え、フィールド磁界分布と磁場発生対象体の外形形状とを同時に表示することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、制御手段で、3次元プローブの移動制御、ガウスメータからのデータの解析及び解析された情報を3次元で可視化して表示を一元的に行うことで、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項2の発明によれば、3次元プローブの先端が磁場発生対象体に接触したか否かを検出するタッチセンサを備え、制御装置が、タッチセンサが3次元プローブの先端が磁場発生対象体に接触したときの3次元プローブの座標位置を把握することから、高精度に3次元プローブと磁場発生対象体とのギャップを把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項3の発明によれば、基準となる磁場発生対象体を3軸アクチュエータの原点となるべき位置に配置し、3軸アクチュエータを操作して3次元プローブをX方向及びY方向に移動させつつ磁場発生対象体の磁界分布を測定し、磁界分布から検出したX方向及びY方向における磁界ピークから、3軸アクチュエータのX方向及びY方向の原点を把握することから、3軸アクチュエータのX方向及びY方向の位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項4の発明によれば、制御装置が、3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置の情報を入力するセンサオフセット入力手段を備えることで、3次元プローブの中のセンサの位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項5の発明によれば、制御装置が、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を粗測定し、ガウスメータの測定レンジを決定するための磁界分布を表示するオーバーレンジ検索手段を備えることで、精度の高い磁界の測定や表示をするためのガウスメータの適切な設定を容易に行うことができる。
請求項6の発明によれば、予めフィールド磁界分布が明らかな磁場発生対象体の磁界分布を3次元的に測定し、予めわかっているフィールドで磁界分布から、3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置を解析するセンサ埋め込み位置解析手段を備えることで、3次元プローブの中のセンサの位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項7の発明によれば、3次元プローブとガウスメータと制御装置とを接続した状態で、3次元プローブとガウスメータと制御装置との各信号レベルのオフセットを調整する初期オフセット調整手段を備えることで、3次元プローブとガウスメータと制御装置との間の基準のズレを抑え、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
請求項8の発明によれば、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布を、3次元立体表示、XY方向表示、XZ方向表示、YZ方向表示等、表示方向を任意に変えて表示する表示方向選択手段を備えることで、自由な角度でフィールド磁界分布を視認でき、目視によりフィールド磁界分布の解析が容易になる。
請求項9の発明によれば、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の3次元表示の角度や表示倍率を任意に変更可能で、変更過程を動画として記録し再生する動画記録再生手段を備えることで、フィールド磁界分布をいろいろな角度で解析可能であると共に、角度を変えつつ行った解析を再現可能で、目視によりフィールド磁界分布の解析が容易になる。
請求項10の発明によれば、制御装置の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の表示単位を変換して表示する磁気単位変換切換手段を備えることで、フィールド磁界分布の解析が容易になる。
請求項11の発明によれば、制御装置の3次元可視化手段が、磁場発生対象体の外形形状を入力し表示するワーク形状可視手段を備え、フィールド磁界分布と磁場発生対象体の外形形状とを同時に表示することから、磁場発生対象体に対するフィールド磁界分布の目視による把握が容易となる。
本発明に係る三次元磁気測定装置の一例を示す構成図である。 同三次元磁気測定装置のZ軸ギャップ調整に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のXY平面・原点調整に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のセンサオフセットに係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のフィールド磁界分布に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置の三次元可視表現に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のXY可視表現に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のXZ可視表現に係る画面を示す説明図である。 同三次元磁気測定装置のフィールド磁界分布と磁場発生対象体に係る画面を示す説明図である。
以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態における三次元磁気測定装置は、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を測定するものである。図1は、本発明に係る三次元磁気測定装置の一例を示す構成図である。図2は、同三次元磁気測定装置のZ軸ギャップ調整に係る画面を示す説明図である。図3は、同三次元磁気測定装置のXY平面・原点調整に係る画面を示す説明図である。図4は、同三次元磁気測定装置のセンサオフセットに係る画面を示す説明図である。図5は、同三次元磁気測定装置のフィールド磁界分布に係る画面を示す説明図である。図6は、同三次元磁気測定装置の三次元可視表現に係る画面を示す説明図である。図7は、同三次元磁気測定装置のXY可視表現に係る画面を示す説明図である。図8は、同三次元磁気測定装置のXZ可視表現に係る画面を示す説明図である。図9は、同三次元磁気測定装置のフィールド磁界分布と磁場発生対象体に係る画面を示す説明図である。
図1において、三次元磁気測定装置1は、磁界を検出する3次元プローブ8と、3次元プローブ8の信号から磁界分布を測定するガウスメータ20と、3次元プローブ8を支持し移動させる3軸アクチュエータ10と、ガウスメータ20や3軸アクチュエータ10を制御する制御装置としてのコンピュータ30等から構成されている。コンピュータ30は、コンピュータ本体34と表示装置32とによって構成されたパーソナルコンピュータを図示したが、三次元磁気測定装置1の制御装置で機能させることが可能であれば、その形態により限定されるものではなく、電子計算機であればノート側コンピュータ等であってもよい。
3次元プローブ8は、1本の棒状のもので、先端部に、X軸センサ、Y軸センサ、Z軸センサと、磁界を測定するセンサが、3次元的に3つ組み込まれている。3軸アクチュエータ10は、磁場発生対象体(図示せず)を載置する基台12と、基台12上に設けられ、3次元プローブ8を支持した状態で3次元プローブ8をX方向、Y方向、Z方向に移動させる3次元アーム14から構成されている。3次元プローブ8は、ガウスメータ20と接続され、ガウスメータ20及び3軸アクチュエータ10はそれぞれコンピュータ30に接続されている。尚、コンピュータ30への接続は、シリアル接続、パラレル接続、アナログ信号レベル接続等、特に限定されるものではない。
制御装置であるコンピュータ30は、ソフトウエアの機能として、3軸アクチュエータ10を制御するマシン制御手段と、ガウスメータ20からのデータを解析する数値解析手段と、数値解析手段で解析された情報を3次元で可視化して表示する3次元可視化手段とを備えている。
次に、三次元磁気測定装置1の動作及び機能を説明する。まず、被検査対象である磁場発生対象体を測定するにあたり、3次元プローブ8、ガウスメータ20及び3軸アクチュエータ10の原点やレベル調整を行う必要がある。尚、3次元プローブ8を別のものに交換したり、取付位置がずれてしまったような場合には、3次元プローブ8に係る部分の調整が必要になる。
まず、図4に示すセンサオフセットに係る画面(パラメータ設定画面)で、3次元プローブ8の中の各センサが埋め込まれている位置の情報であるオフセット情報を、入力する(センサオフセット入力手段)。この入力すべきオフセット情報は、各3次元プローブ8ごとのロットで管理され、3次元プローブ8ごとの検査報告書等に示されている値である。また、Z軸のセンサの埋め込み位置に関しては、図2に示すZ軸ギャップ調整に係る画面(測定原点の調整画面)で、Z軸センサ埋め込み位置として、数値入力する。尚、コンピュータ30に、3次元プローブ8のロットごとの情報を保存や読み出しを可能にすることで、3次元プローブ8を交換する場合に、かつて入力した値を読み出して効率的に交換を行うことも可能となる。
次に、3次元プローブ8と3軸アクチュエータ10との位置関係を正確に把握するための3次元プローブ8と磁場発生対象体とのギャップ調整について説明する。まず、三次元磁気測定装置1は、3次元プローブ8の先端が磁場発生対象体に接触したか否かを検出するタッチセンサ(図示せず)を備えている。そして、まず、3軸アクチュエータ10の基台12の原点になる位置に、基準となる磁場発生対象体を載置する。次に、コンピュータ30が、作業者によってギャップ調整を指示されると、3次元アーム14を制御して、予め基台12の原点として設定された位置に、3次元プローブ8を移動させる。そして、コンピュータ30が、タッチセンサが3次元プローブ8の先端が磁場発生対象体に接触したときの3次元プローブ8の座標位置を把握・記憶する。
次に、3次元プローブ8と3軸アクチュエータ10とのXY方向の位置関係を正確に把握するための3次元プローブ8と磁場発生対象体との位置調整を説明する。上記と同様に、基準となる磁場発生対象体を3軸アクチュエータ10の基台12の原点となるべき位置に配置する。そして、コンピュータ30の制御により、3次元アーム14を制御して3次元プローブ8をX方向及びY方向に移動させつつ基準となる磁場発生対象体の磁界分布を測定する(測定結果を示す画面が図3)。測定された磁界分布で検出したX方向及びY方向における磁界ピークから、3次元アーム14のX方向及びY方向の原点を把握するようにする。
次に、三次元磁気測定装置1が備えるオーバーレンジ検索手段を説明する。オーバーレンジ検索手段は、実際の測定を行う前に、コンピュータ30の制御により、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を粗測定する。この粗測定で、測定レンジが不適切で値が頭打ちになってしまったり、逆に磁界分布が読み切れないような小さな値になってしまった場合には、ガウスメータ20の測定レンジを適切なものに設定し直すようにする。
また、三次元磁気測定装置1は、センサ埋め込み位置解析手段を備えている。センサ埋め込み位置解析手段は、コンピュータ30による制御で、予めフィールド磁界分布が明らかな磁場発生対象体の磁界分布を3次元的に測定し、予めわかっているフィールドで磁界分布から、3次元プローブ8の中のセンサが埋め込まれている位置を解析するものである。また、三次元磁気測定装置1は、初期オフセット調整手段を備えている。初期オフセット調整手段は、3次元プローブ8とガウスメータ20とコンピュータ30とを接続した状態で、3次元プローブ8とガウスメータ20とコンピュータ30との各信号レベルのオフセットを調整する機能である。このような各種手段により実際に測定され表示されるものが、図5に示す画面である。
表示装置32におけるフィールド磁界分布の3次元表示に関しても、本実施の形態の三次元磁気測定装置1は、いくつかの機能を有している。まず、三次元磁気測定装置1は、表示方向選択手段を備えている。表示方向選択手段は、制御装置であるコンピュータ30の3次元可視化手段である表示装置32が、フィールド磁界分布を、3次元立体表示、XY方向表示、XZ方向表示、YZ方向表示等、表示方向を任意に変えて表示する機能である。具体的には、図6が3次元立体表示であり、図7がXY方向表示であり、図8がXZ方向表示又はYZ方向表示である。
また、三次元磁気測定装置1は、動画記録再生手段を備えている。動画記録再生手段は、表示装置32で表示されるフィールド磁界分布の3次元表示の角度や表示倍率を任意に変更可能で、変更過程を動画として記録し再生するものである。
さらに、三次元磁気測定装置1は、磁気単位変換切換手段を備えている。磁気単位変換切換手段は、表示装置32で表示されるフィールド磁界分布の表示単位を変換して表示するものである。
さらに、三次元磁気測定装置1は、ワーク形状可視手段を備えている。ワーク形状可視手段は、磁場発生対象体の外形形状を入力し、図9に示すように、表示装置32に、フィールド磁界分布と磁場発生対象体の外形形状とを同時に表示するものである。
以上のように、本実施の形態における三次元磁気測定装置1は、制御手段であるコンピュータ30が、3次元プローブ8の移動制御、ガウスメータ20からのデータの解析及び解析された情報を3次元で可視化して表示を一元的に行うことで、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
また、3次元プローブ8の先端が磁場発生対象体に接触したか否かを検出するタッチセンサを備え、コンピュータ30が、タッチセンサが3次元プローブ8の先端が磁場発生対象体に接触したときの3次元プローブ8の座標位置を把握することから、高精度に3次元プローブ8と磁場発生対象体とのギャップを把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
さらに、基準となる磁場発生対象体を3軸アクチュエータ10の原点となるべき位置に配置し、3軸アクチュエータ10を操作して3次元プローブ8をX方向及びY方向に移動させつつ磁場発生対象体の磁界分布を測定し、磁界分布から検出したX方向及びY方向における磁界ピークから、3軸アクチュエータ10のX方向及びY方向の原点を把握することから、3軸アクチュエータ10のX方向及びY方向の位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
さらに、コンピュータ30が、3次元プローブ8の中のセンサが埋め込まれている位置の情報を入力するセンサオフセット入力手段を備えることで、3次元プローブ8の中のセンサの位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
さらに、コンピュータ30が、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を粗測定し、ガウスメータ20の測定レンジを決定するための磁界分布を表示するオーバーレンジ検索手段を備えることで、精度の高い磁界の測定や表示をするためのガウスメータ20の適切な設定を容易に行うことができる。
さらに、予めフィールド磁界分布が明らかな磁場発生対象体の磁界分布を3次元的に測定し、予めわかっているフィールドで磁界分布から、3次元プローブ8の中のセンサが埋め込まれている位置を解析するセンサ埋め込み位置解析手段を備えることで、3次元プローブ8の中のセンサの位置を正確に把握でき、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
さらに、3次元プローブ8とガウスメータ20とコンピュータ30とを接続した状態で、3次元プローブ8とガウスメータ20とコンピュータ30との各信号レベルのオフセットを調整する初期オフセット調整手段を備えることで、3次元プローブ8とガウスメータ20とコンピュータ30との間の基準のズレを抑え、精度の高い磁界の測定や表示が可能である。
さらに、コンピュータ30の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布を、3次元立体表示、XY方向表示、XZ方向表示、YZ方向表示等、表示方向を任意に変えて表示する表示方向選択手段を備えることで、自由な角度でフィールド磁界分布を視認でき、目視によりフィールド磁界分布の解析が容易になる。
さらに、コンピュータ30の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の3次元表示の角度や表示倍率を任意に変更可能で、変更過程を動画として記録し再生する動画記録再生手段を備えることで、フィールド磁界分布をいろいろな角度で解析可能であると共に、角度を変えつつ行った解析を再現可能で、目視によりフィールド磁界分布の解析が容易になる。
さらに、コンピュータ30の3次元可視化手段が、フィールド磁界分布の表示単位を変換して表示する磁気単位変換切換手段を備えることで、フィールド磁界分布の解析が容易になる。
さらに、コンピュータ30の3次元可視化手段が、磁場発生対象体の外形形状を入力し表示するワーク形状可視手段を備え、フィールド磁界分布と磁場発生対象体の外形形状とを同時に表示することから、磁場発生対象体に対するフィールド磁界分布の目視による把握が容易となる。
以上のように、本発明によれば、制御手段で、3次元プローブの移動制御、ガウスメータからのデータの解析及び解析された情報を3次元で可視化して表示を一元的に行うことで、精度の高い磁界の測定や表示が可能な三次元磁気測定装置を提供することができる。
1・・・・三次元磁気測定装置
8・・・・3次元プローブ
10・・・3軸アクチュエータ
12・・・基台
14・・・3次元アーム
20・・・ガウスメータ
30・・・コンピュータ
32・・・表示装置
34・・・コンピュータ本体

Claims (11)

  1. 磁界を検出する3次元プローブと、該3次元プローブの信号から磁界分布を測定するガウスメータと、該3次元プローブを支持し移動させる3軸アクチュエータと、該ガウスメータや該3軸アクチュエータを制御する制御装置とを有し、磁場発生対象体のフィールド磁界分布を測定する三次元磁気測定装置において、
    制御手段が、
    該3軸アクチュエータを制御するマシン制御手段と、
    該ガウスメータからのデータを解析する数値解析手段と、
    該数値解析手段で解析された情報を3次元で可視化して表示する3次元可視化手段とを備えることを特徴とする三次元磁気測定装置。
  2. 前記3次元プローブの先端が前記磁場発生対象体に接触したか否かを検出するタッチセンサを備え、
    前記制御装置が、該タッチセンサが該3次元プローブの先端が該磁場発生対象体に接触したときの該3次元プローブの座標位置を把握することを特徴とする請求項1記載の三次元磁気測定装置。
  3. 基準となる磁場発生対象体を前記3軸アクチュエータの原点となるべき位置に配置し、
    該3軸アクチュエータを操作して前記3次元プローブをX方向及びY方向に移動させつつ該磁場発生対象体の磁界分布を測定し、該磁界分布から検出したX方向及びY方向における磁界ピークから、該3軸アクチュエータのX方向及びY方向の原点を把握することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の三次元磁気測定装置。
  4. 前記制御装置が、前記3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置の情報を入力するセンサオフセット入力手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  5. 前記制御装置が、前記磁場発生対象体のフィールド磁界分布を粗測定し、前記ガウスメータの測定レンジを決定するための磁界分布を表示するオーバーレンジ検索手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  6. 予めフィールド磁界分布が明らかな磁場発生対象体の磁界分布を3次元的に測定し、予めわかっている該フィールドで磁界分布から、前記3次元プローブの中のセンサが埋め込まれている位置を解析するセンサ埋め込み位置解析手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  7. 前記3次元プローブと前記ガウスメータと前記制御装置とを接続した状態で、該3次元プローブと該ガウスメータと該制御装置との各信号レベルのオフセットを調整する初期オフセット調整手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  8. 前記制御装置の3次元可視化手段が、前記フィールド磁界分布を、3次元立体表示、XY方向表示、XZ方向表示、YZ方向表示等、表示方向を任意に変えて表示する表示方向選択手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  9. 前記制御装置の3次元可視化手段が、前記フィールド磁界分布の3次元表示の角度や表示倍率を任意に変更可能で、変更過程を動画として記録し再生する動画記録再生手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  10. 前記制御装置の3次元可視化手段が、前記フィールド磁界分布の表示単位を変換して表示する磁気単位変換切換手段を備えることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
  11. 前記制御装置の3次元可視化手段が、前記磁場発生対象体の外形形状を入力し表示するワーク形状可視手段を備え、前記フィールド磁界分布と該磁場発生対象体の外形形状とを同時に表示することを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の三次元磁気測定装置。
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