JP3007219B2 - 磁力式形状測定方法 - Google Patents
磁力式形状測定方法Info
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- JP3007219B2 JP3007219B2 JP4081366A JP8136692A JP3007219B2 JP 3007219 B2 JP3007219 B2 JP 3007219B2 JP 4081366 A JP4081366 A JP 4081366A JP 8136692 A JP8136692 A JP 8136692A JP 3007219 B2 JP3007219 B2 JP 3007219B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性体の被測定面に
測定子を接近させ、この測定子に規則的に変動する磁界
を作用させ、測定子に振動を起こし、このときの測定子
の動きから被測定面の形状を非接触状態で検出する方法
に関する。
測定子を接近させ、この測定子に規則的に変動する磁界
を作用させ、測定子に振動を起こし、このときの測定子
の動きから被測定面の形状を非接触状態で検出する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特公平３−５２８０１号公報は、被測定
面の法線方向の検出原理を開示している。磁石の測定子
が強磁性体の被測定面に接近すると、測定子の先端部分
は、被測定面に対する最短距離の方向に磁気的に吸引さ
れ、被測定面の法線方向に変位する。このときの測定子
の変位方向および変位量から両者間の距離や被測定面の
法線および面の傾斜方向が計測できる。
面の法線方向の検出原理を開示している。磁石の測定子
が強磁性体の被測定面に接近すると、測定子の先端部分
は、被測定面に対する最短距離の方向に磁気的に吸引さ
れ、被測定面の法線方向に変位する。このときの測定子
の変位方向および変位量から両者間の距離や被測定面の
法線および面の傾斜方向が計測できる。
【０００３】このような測定過程で、磁石の測定子の変
位は、３分力計などによって電気的な信号として検出さ
れる。電気的な信号処理の過程で、ノイズや増幅器のド
リフト、３分力計の歪ゲージの温度ドリフトなどによっ
て、３分力計の出力信号が変動し、正確な測定が困難と
なる。このため、変位計の出力信号は、時間の経過とと
もに、変動した値となり、各軸の方向の分力に対する出
力信号のＳ／Ｎ比は、悪化してしまう。このような経時
的特性の変化によって、測定子の角度検出や測定子と被
測定面との間の距離測定の測定精度が低下し、形状の正
確な測定が困難となる。
位は、３分力計などによって電気的な信号として検出さ
れる。電気的な信号処理の過程で、ノイズや増幅器のド
リフト、３分力計の歪ゲージの温度ドリフトなどによっ
て、３分力計の出力信号が変動し、正確な測定が困難と
なる。このため、変位計の出力信号は、時間の経過とと
もに、変動した値となり、各軸の方向の分力に対する出
力信号のＳ／Ｎ比は、悪化してしまう。このような経時
的特性の変化によって、測定子の角度検出や測定子と被
測定面との間の距離測定の測定精度が低下し、形状の正
確な測定が困難となる。
【０００４】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、測定子の
変位を変位計によって電気的な出力として取り出す過程
で、ノイズやドリフトの影響を除去し、出力信号のＳ／
Ｎ比を改善し、形状測定の精度を向上させることであ
る。
変位を変位計によって電気的な出力として取り出す過程
で、ノイズやドリフトの影響を除去し、出力信号のＳ／
Ｎ比を改善し、形状測定の精度を向上させることであ
る。
【０００５】
【発明の解決手段】上記目的の下に、本発明は、測定子
に規則的に変動する磁界を作用させることによって測定
子を振動させ、測定子の振動の振幅から各磁界強度にお
ける測定子の各軸方向の動きを検出し、被測定面の法線
方向や測定子と被測定面との間の距離を測定できるよう
にしている。
に規則的に変動する磁界を作用させることによって測定
子を振動させ、測定子の振動の振幅から各磁界強度にお
ける測定子の各軸方向の動きを検出し、被測定面の法線
方向や測定子と被測定面との間の距離を測定できるよう
にしている。
【０００６】具体的には、請求項１の磁力式形状測定方
法は、測定子に規則的に変動する磁界を作用させるとと
もに、この測定子の先端を強磁性体の被測定面に接近さ
せ、強磁性体の被測定面と測定子との間の磁力の変化に
より測定子に振動を起こし、各磁界の強度における測定
子の振動の振幅を変位計により検出し、この変位計の出
力信号の振幅の方向および大きさから測定点での被測定
面の法線方向を検出するようにしている。
法は、測定子に規則的に変動する磁界を作用させるとと
もに、この測定子の先端を強磁性体の被測定面に接近さ
せ、強磁性体の被測定面と測定子との間の磁力の変化に
より測定子に振動を起こし、各磁界の強度における測定
子の振動の振幅を変位計により検出し、この変位計の出
力信号の振幅の方向および大きさから測定点での被測定
面の法線方向を検出するようにしている。
【０００７】また、請求項２の磁力式形状測定方法は、
測定子に規則的に変動する磁界を作用させるとともに、
この測定子の先端を強磁性体の被測定面に接近させ、強
磁性 体の被測定面と測定子との間の磁力の変化により測
定子に振動を起こし、各磁界の強度における測定子の振
動の振幅を変位計により検出し、この変位計の出力信号
の最大値と最小値との差により測定子から被測定面まで
の距離を検出するようにしている。
測定子に規則的に変動する磁界を作用させるとともに、
この測定子の先端を強磁性体の被測定面に接近させ、強
磁性 体の被測定面と測定子との間の磁力の変化により測
定子に振動を起こし、各磁界の強度における測定子の振
動の振幅を変位計により検出し、この変位計の出力信号
の最大値と最小値との差により測定子から被測定面まで
の距離を検出するようにしている。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明にもとづく磁力式形状測定装
置１の構成を示している。磁力式形状測定装置１は、磁
力センサー部２と信号処理部３とで構成されている。磁
力センサー部２は、励磁コイル５の中心軸位置で、棒状
強磁性体例えば鉄製の測定子４およびこの測定子４の基
端部分に固定された例えば３分力計などの変位計６によ
り構成されている。励磁コイル５および変位計６は、と
もに定位置または位置変更可能なホルダー７に固定され
ている。
置１の構成を示している。磁力式形状測定装置１は、磁
力センサー部２と信号処理部３とで構成されている。磁
力センサー部２は、励磁コイル５の中心軸位置で、棒状
強磁性体例えば鉄製の測定子４およびこの測定子４の基
端部分に固定された例えば３分力計などの変位計６によ
り構成されている。励磁コイル５および変位計６は、と
もに定位置または位置変更可能なホルダー７に固定され
ている。
【０００９】そして、測定子４は、励磁コイル５の内部
でその中心線上にあって、変位計６の材料的な変形によ
って、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向のいずれの方向にも変
位可能な状態となっており、先端部分で強磁性体の被測
定面８と非接触状態で対向している。測定子４の変位
は、変位計６によって検出される。このため、変位計６
は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向ごとに１または２以上の
歪ゲージなどの変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚを備えて
いる。
でその中心線上にあって、変位計６の材料的な変形によ
って、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向のいずれの方向にも変
位可能な状態となっており、先端部分で強磁性体の被測
定面８と非接触状態で対向している。測定子４の変位
は、変位計６によって検出される。このため、変位計６
は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向ごとに１または２以上の
歪ゲージなどの変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚを備えて
いる。
【００１０】一方、信号処理部３は、励磁コイル５に測
定に適切な周波数の交流電流または周期的な脈動の直流
電流を流すための発振器１０、変位検出素子９ｘ、９
ｙ、９ｚからの各軸方向の分力に対応する出力を増幅す
るための増幅器１１、および各軸方向の出力を処理する
ためにコンピュータなどの信号処理ユニット１２を備え
ている。
定に適切な周波数の交流電流または周期的な脈動の直流
電流を流すための発振器１０、変位検出素子９ｘ、９
ｙ、９ｚからの各軸方向の分力に対応する出力を増幅す
るための増幅器１１、および各軸方向の出力を処理する
ためにコンピュータなどの信号処理ユニット１２を備え
ている。
【００１１】測定時に、発振器１０は、図２に示すよう
に、励磁コイル５の励磁用の交流出力として適当な周波
数例えば３〔Ｈｚ〕程度の正弦波の交流出力を発生し、
励磁コイル５に印加する。このとき、励磁コイル５は、
その周波数に対応して規則的 に変動する交番磁界を発生
し、測定子４に作用させる。測定子４が被測定面８と適
当な距離Ｄをおいて対向していると、測定子４の先端か
らでた磁束は、被測定面８に対し最短距離の方向つまり
法線方向に形成されるため、測定子４の先端部分は、振
動しながら被測定面８の法線方向に移動しようとする。
に、励磁コイル５の励磁用の交流出力として適当な周波
数例えば３〔Ｈｚ〕程度の正弦波の交流出力を発生し、
励磁コイル５に印加する。このとき、励磁コイル５は、
その周波数に対応して規則的 に変動する交番磁界を発生
し、測定子４に作用させる。測定子４が被測定面８と適
当な距離Ｄをおいて対向していると、測定子４の先端か
らでた磁束は、被測定面８に対し最短距離の方向つまり
法線方向に形成されるため、測定子４の先端部分は、振
動しながら被測定面８の法線方向に移動しようとする。
【００１２】このようにして、測定子４の中心線は、被
測定面８の測定位置の法線に一致しようとする。この結
果、測定子４の座標系は、被測定面８の法線方向の座標
系に変換されて行く。したがって、この測定子４の振動
方向および傾きを変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚの大き
さから判断し、それらの大きな方向に順次追跡すること
によって、最終的な測定子４の安定な姿勢つまり測定子
４の停止位置から、被測定面８の測定点での法線が検出
できる。これによって、測定点での被測定面８の面の方
向が判断できることになる。
測定面８の測定位置の法線に一致しようとする。この結
果、測定子４の座標系は、被測定面８の法線方向の座標
系に変換されて行く。したがって、この測定子４の振動
方向および傾きを変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚの大き
さから判断し、それらの大きな方向に順次追跡すること
によって、最終的な測定子４の安定な姿勢つまり測定子
４の停止位置から、被測定面８の測定点での法線が検出
できる。これによって、測定点での被測定面８の面の方
向が判断できることになる。
【００１３】測定子４の移動過程で、測定子４は、交番
磁界の影響を受けて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方
向に振動している。このときの振動は、測定子４と被測
定面８との間の磁気的な交番吸引力と変位計６の材料の
応力との釣り合いにより発生する。この結果、変位計６
の出力すなわち変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚの出力信
号の波形は、図２に示すように、交流電流の周波数に対
して２倍の周波数の波形となっている。
磁界の影響を受けて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方
向に振動している。このときの振動は、測定子４と被測
定面８との間の磁気的な交番吸引力と変位計６の材料の
応力との釣り合いにより発生する。この結果、変位計６
の出力すなわち変位検出素子９ｘ、９ｙ、９ｚの出力信
号の波形は、図２に示すように、交流電流の周波数に対
して２倍の周波数の波形となっている。
【００１４】ここで、信号処理ユニット１２は、出力信
号の最大値Ｖ１ｍａｘと最小値Ｖ１ｍｉｎとの差をとる
ことによって、ノイズやドリフトを除去し、それらに影
響されない一定の測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１ｍｉｎ）を
検出する。なお、この測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１ｍｉ
ｎ）やそれらの平均値Ｖ１は、測定子４の先端と被測定
面８との距離が小さくなるにつれて大きくなる。したが
って、測定子４の先端と被測定面８との距離が大きくな
ると、出力電圧の振幅つまり測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１
ｍｉｎ）は、小さくなり、また中心の電圧つまり平均値
Ｖ１は、相対的に小さく変化する。測定子４の先端と被
測定面８との距離が充分に大きい状態で、被測定面８が
測定子４と対向しないように取り外されると、測定子４
の先端の方向はほとんど変化せず、測定値（Ｖ１ｍａｘ
−Ｖ１ｍｉｎ）は０となる。ここで測定値（Ｖ１ｍａｘ
−Ｖ１ｍｉｎ）の絶対値は、測定子４と被測定面８との
距離と一定の関係にある。したがって、この関係から、
両者間の距離が検出できることになる。また、変位計６
の出力信号の振幅の方向および大きさから測定点での被
測定面８の法線方向が検出できることになる。
号の最大値Ｖ１ｍａｘと最小値Ｖ１ｍｉｎとの差をとる
ことによって、ノイズやドリフトを除去し、それらに影
響されない一定の測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１ｍｉｎ）を
検出する。なお、この測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１ｍｉ
ｎ）やそれらの平均値Ｖ１は、測定子４の先端と被測定
面８との距離が小さくなるにつれて大きくなる。したが
って、測定子４の先端と被測定面８との距離が大きくな
ると、出力電圧の振幅つまり測定値（Ｖ１ｍａｘ−Ｖ１
ｍｉｎ）は、小さくなり、また中心の電圧つまり平均値
Ｖ１は、相対的に小さく変化する。測定子４の先端と被
測定面８との距離が充分に大きい状態で、被測定面８が
測定子４と対向しないように取り外されると、測定子４
の先端の方向はほとんど変化せず、測定値（Ｖ１ｍａｘ
−Ｖ１ｍｉｎ）は０となる。ここで測定値（Ｖ１ｍａｘ
−Ｖ１ｍｉｎ）の絶対値は、測定子４と被測定面８との
距離と一定の関係にある。したがって、この関係から、
両者間の距離が検出できることになる。また、変位計６
の出力信号の振幅の方向および大きさから測定点での被
測定面８の法線方向が検出できることになる。
【００１５】
【他の実施例】上記実施例は、励磁コイル５に交流出力
を印加しているが、励磁用の出力は、図３に示すよう
に、規則的なパルス状の直流出力であってもよい。規則
的なパルス状の直流出力によって、測定子４にパルス状
に変動する磁界を与えた場合にも、同様な効果が得られ
る。
を印加しているが、励磁用の出力は、図３に示すよう
に、規則的なパルス状の直流出力であってもよい。規則
的なパルス状の直流出力によって、測定子４にパルス状
に変動する磁界を与えた場合にも、同様な効果が得られ
る。
【００１６】
【発明の効果】本発明では、次の特有の効果が得られ
る。励磁コイルの交流または脈動電流によって、測定子
に規則的に変動する磁界が作用するため、測定子の振動
が変位計により変動出力として検出され、出力信号の振
幅の方向および振幅の大きさ（出力信号の最大値と最小
値との差）の検出によって、ノイズや増幅器のドリフ
ト、歪ゲージの温度ドリフト等の影響が除去されるた
め、安定した測定が可能となる。そして、測定子の振動
の振幅が各軸ごとに検出でき、各軸毎の出力波形からノ
イズやドリフトが有効に除去できるため、測定子の微少
な振動の方向および傾きの方向が正確に判断でき、これ
によって被測定面の法線方向の検出精度が向上する。ま
た、変位計の変動する出力や、測定値の大きさが測定子
と被測定面との間の距離に対して一定の関係を有してい
るため、変位計の出力の値から測定子と被測定面との距
離がノイズやドリフトの影響のない状態で検出できる。
る。励磁コイルの交流または脈動電流によって、測定子
に規則的に変動する磁界が作用するため、測定子の振動
が変位計により変動出力として検出され、出力信号の振
幅の方向および振幅の大きさ（出力信号の最大値と最小
値との差）の検出によって、ノイズや増幅器のドリフ
ト、歪ゲージの温度ドリフト等の影響が除去されるた
め、安定した測定が可能となる。そして、測定子の振動
の振幅が各軸ごとに検出でき、各軸毎の出力波形からノ
イズやドリフトが有効に除去できるため、測定子の微少
な振動の方向および傾きの方向が正確に判断でき、これ
によって被測定面の法線方向の検出精度が向上する。ま
た、変位計の変動する出力や、測定値の大きさが測定子
と被測定面との間の距離に対して一定の関係を有してい
るため、変位計の出力の値から測定子と被測定面との距
離がノイズやドリフトの影響のない状態で検出できる。
【図１】本発明による磁力式形状測定装置のブロック線
図である。
図である。
【図２】出力の波形の説明図である。
【図３】出力の波形の説明図である。
１ 磁力式形状測定装置 ２ 磁力センサー部 ３ 信号処理部 ４ 測定子 ５ 励磁コイル ６ 変位計 ７ ホルダー ８ 被測定面 ９ｘ、９ｙ、９ｚ 変位検出素子 １０ 発振器 １１ 増幅器 １２ 信号処理ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 威雄 神奈川県川崎市中原区市の坪223−４− 416 (72)発明者 天満 泰宏 神奈川県平塚市中原上宿144番地 株式 会社日平トヤマ研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−181603（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−274481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34
Claims (2)
- 【請求項１】 測定子に規則的に変動する磁界を作用さ
せるとともに、この測定子の先端を強磁性体の被測定面
に接近させ、強磁性体の被測定面と測定子との間の磁力
の変化により測定子に振動を起こし、各磁界の強度にお
ける測定子の振動の振幅を変位計により検出し、この変
位計の出力信号の振幅の方向および大きさから測定点で
の被測定面の法線方向を検出することを特徴とする磁力
式形状測定方法。 - 【請求項２】 測定子に規則的に変動する磁界を作用さ
せるとともに、この測定子の先端を強磁性体の被測定面
に接近させ、強磁性体の被測定面と測定子との間の磁力
の変化により測定子に振動を起こし、各磁界の強度にお
ける測定子の振動の振幅を変位計により検出し、この変
位計の出力信号の最大値と最小値との差により測定子か
ら被測定面までの距離を検出することを特徴とする磁力
式形状測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081366A JP3007219B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 磁力式形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081366A JP3007219B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 磁力式形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241714A JPH06241714A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3007219B2 true JP3007219B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=13744323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4081366A Expired - Fee Related JP3007219B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 磁力式形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007219B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4081366A patent/JP3007219B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06241714A (ja) | 1994-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |