JPS6238301A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPS6238301A JPS6238301A JP61187937A JP18793786A JPS6238301A JP S6238301 A JPS6238301 A JP S6238301A JP 61187937 A JP61187937 A JP 61187937A JP 18793786 A JP18793786 A JP 18793786A JP S6238301 A JPS6238301 A JP S6238301A
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
- G06F3/03545—Pens or stylus
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、対象物の位置をつきとめ空間における向き
を決定するだめの手法ならびにこれを実 １：行す
るだめの装置に関する。 １
対象物の位置を知り、空間におけるその向きを ｉ
検討する問題は、可動メンバ、モデルまたはモ、
１クアッｆ（実物大模型）（例えば、船、または防
１潮堤）の移動の管理、表記または輪郭線の走査ま
またけ取得、ロデット工学、等の広く様々な分野に
□わたって生ずる。
を決定するだめの手法ならびにこれを実 １：行す
るだめの装置に関する。 １
対象物の位置を知り、空間におけるその向きを ｉ
検討する問題は、可動メンバ、モデルまたはモ、
１クアッｆ（実物大模型）（例えば、船、または防
１潮堤）の移動の管理、表記または輪郭線の走査ま
またけ取得、ロデット工学、等の広く様々な分野に
□わたって生ずる。
この問題を解くために、光学的手法もしくは超 １
音波的手法が用いられて来た。その他加速度計。
音波的手法が用いられて来た。その他加速度計。
容量性または抵抗性のセンサ等を用いる手法も知られて
いる。
いる。
これらの方法の中のあるものは、実行上の難点を特に、
数種の媒体に関連する場合有する。更に具体的に言えば
、対象物が部分的に水中に没している場合（船、防潮堤
等）には、水中に浸っていることが使用される光波また
は音波の伝播上大きな妨げとなる。輪郭線または表記の
取得または走査テーブルの場合には、テーブル上に及ぼ
す手の圧力も又操作上の難しさを招来することになる。
数種の媒体に関連する場合有する。更に具体的に言えば
、対象物が部分的に水中に没している場合（船、防潮堤
等）には、水中に浸っていることが使用される光波また
は音波の伝播上大きな妨げとなる。輪郭線または表記の
取得または走査テーブルの場合には、テーブル上に及ぼ
す手の圧力も又操作上の難しさを招来することになる。
発明の要約
この発明の目的は、これらの欠点を除くことにある。こ
の目的のために、調査対象物に１個以上の磁気ダイポー
ルを取り付け、それによって生ずる磁場を測定すること
によって上記の磁気ダイポールの位置決定もしくはスＩ
ヮトマーキングを行う事から成る、全く新しい原理に基
づく手法ならびに装置を提案するものである。対象物の
空間位置ならびに向きはこの測定結果から導き出される
。
の目的のために、調査対象物に１個以上の磁気ダイポー
ルを取り付け、それによって生ずる磁場を測定すること
によって上記の磁気ダイポールの位置決定もしくはスＩ
ヮトマーキングを行う事から成る、全く新しい原理に基
づく手法ならびに装置を提案するものである。対象物の
空間位置ならびに向きはこの測定結果から導き出される
。
さらに具体的に言えば、この発明は、対象物に一定の周
波数の交流発電装置で励磁されるコイルを備えて原点と
磁気モーメントを有する磁気グイ １ポールの１個
以上を取り付け；対象物が存在するものと想定される空
間内に１個以上の計測システ ５ムを設置し、各シ
ステムが周囲の磁場の軸に沿う トド 成分を計測できる指向性磁力計を有し；上記の計
１゜測システムによって上記の所定周波数の磁界の軸
ｌｌ： 方向成分を計１１１１ Ｌ ： （：“ら０計涜”１″
’−ｚｏ関数２１して、上記の測定システムを基準とし
た上記磁気 ＋９グイ＝１！−″（Ｄ原点０座標を
計算して・対象物を′ｉ、３″″５・“Ｊ５１ｉ！″Ｖ
ＣＬ−ｆｂ−ｆ：（ＤＩ’！！−＃°−１−、ｎ
ｉ・ントの指向角を計算してその向きを示すことから
ｉ。
波数の交流発電装置で励磁されるコイルを備えて原点と
磁気モーメントを有する磁気グイ １ポールの１個
以上を取り付け；対象物が存在するものと想定される空
間内に１個以上の計測システ ５ムを設置し、各シ
ステムが周囲の磁場の軸に沿う トド 成分を計測できる指向性磁力計を有し；上記の計
１゜測システムによって上記の所定周波数の磁界の軸
ｌｌ： 方向成分を計１１１１ Ｌ ： （：“ら０計涜”１″
’−ｚｏ関数２１して、上記の測定システムを基準とし
た上記磁気 ＋９グイ＝１！−″（Ｄ原点０座標を
計算して・対象物を′ｉ、３″″５・“Ｊ５１ｉ！″Ｖ
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；Ｉ
ｇｔ、ｂ′Ｍ＊＊ｔ°％ ｈ Ｗ＞ ２ ｆ”ａｌ Ｋ
ｋＩｒｊ −（Ｄ ＊ｔ’ｃ ｉ’ｉｐ″ｉｔ、ａ
・ １、：、 好ましい実施例では、対象物に唯１個のダイポ 、
Ｉ−ルを取り付け２個以上の計測用３面体を使用す
１ｊ°′″ゝ゛″“ＪＱ＠：ｉ“°“Ｂ゛Ｍａ！！’
ｌ″ｌＫ３“°° し面体ダイポールを取り付は単一の
計測システムを ・使用している。それぞれの測定
システムが３個の ＩＩ磁力計を備′・ ３個″″
“１定軸“°０体１■方向 ；、づける様にするの
が望ましい。
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・ １、：、 好ましい実施例では、対象物に唯１個のダイポ 、
Ｉ−ルを取り付け２個以上の計測用３面体を使用す
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計測システムを ・使用している。それぞれの測定
システムが３個の ＩＩ磁力計を備′・ ３個″″
“１定軸“°０体１■方向 ；、づける様にするの
が望ましい。
実施例の詳細説明
Ｆｉｇ、１はこの発明の手法の原理を、対象物が６つの
自由度を有する一般的な場合について説明しこの対象物
と一体になっている。磁気ダイポールは巻線１２と磁気
コア１４で構成され：磁気コアはうず電流を防止するた
めに積層構成とすることが望ましい。但し、必しも強磁
性コアである必要はなく、単に励磁コイルの寸法を増加
することなく信号を増幅できれば良い。このダイポール
は原点Ａとダイポール・モーメントＭを有する。巻線１
２は発電装置１６から所定周波数の交流を供給される。
自由度を有する一般的な場合について説明しこの対象物
と一体になっている。磁気ダイポールは巻線１２と磁気
コア１４で構成され：磁気コアはうず電流を防止するた
めに積層構成とすることが望ましい。但し、必しも強磁
性コアである必要はなく、単に励磁コイルの寸法を増加
することなく信号を増幅できれば良い。このダイポール
は原点Ａとダイポール・モーメントＭを有する。巻線１
２は発電装置１６から所定周波数の交流を供給される。
対象物１０のサイズの関数として、発電装置１６は対象
物内に組み込まれる（以下に示される様に）、または、
対象物から分離していて導線で接続されても良い。抵抗
１８は、以下の説明で明らかになる理由から、都合に応
じて励磁周波数と等しい周波数の電圧をタップする（分
岐する）ことを可能にしている。
物内に組み込まれる（以下に示される様に）、または、
対象物から分離していて導線で接続されても良い。抵抗
１８は、以下の説明で明らかになる理由から、都合に応
じて励磁周波数と等しい周波数の電圧をタップする（分
岐する）ことを可能にしている。
空間におけるＡの位置及びＭの向きを決定するだめの手
段は、２つのシステム、Ｒ４，Ｒ２，から成り；それぞ
れのシステムは、直交３面体の向きに向いている３個の
指向性磁力計、第一システム用としてＭ、Ｘ、 Ｍ、Ｙ
、 Ｍｌ、、第ニジステム用としてＭ２ｘ２Ｍ２Ｙ１Ｍ
２．で構成されている。これらの３面体はそれぞれ原点
０１，０２を有する。
段は、２つのシステム、Ｒ４，Ｒ２，から成り；それぞ
れのシステムは、直交３面体の向きに向いている３個の
指向性磁力計、第一システム用としてＭ、Ｘ、 Ｍ、Ｙ
、 Ｍｌ、、第ニジステム用としてＭ２ｘ２Ｍ２Ｙ１Ｍ
２．で構成されている。これらの３面体はそれぞれ原点
０１，０２を有する。
これらの計測システムから送られる信号（システム当り
３個の信号）は信号処理システム２２に送られる：信号
処理システムは種々な機能、すなわち計算、メモリ、表
示、送信等を行°うことかできる。
３個の信号）は信号処理システム２２に送られる：信号
処理システムは種々な機能、すなわち計算、メモリ、表
示、送信等を行°うことかできる。
この発明で使用できる指向性磁力計はＦＲ−Ａ−２。
１９８．１４６に述べられている。この磁力計は円筒上
に蒸着された薄い強磁性体膜を使用し、円筒軸方向の周
囲の磁場成分の値を与える。この型の３個の磁力計は、
直交３面体としてまとめられている。非常に精密な位置
決めを要する場合には、各軸上の同じ位置で計測する大
へ事にならないので、計測軸の間の距離を計算に入れる
必要がある。
に蒸着された薄い強磁性体膜を使用し、円筒軸方向の周
囲の磁場成分の値を与える。この型の３個の磁力計は、
直交３面体としてまとめられている。非常に精密な位置
決めを要する場合には、各軸上の同じ位置で計測する大
へ事にならないので、計測軸の間の距離を計算に入れる
必要がある。
３面体の巻線は、Ｆｉｇ、２に示す様に、立方体２５の
上に３個のコイル２５ｘｔ２５ｙｔ２５ｚとしてコイル
巻きすることができる。
上に３個のコイル２５ｘｔ２５ｙｔ２５ｚとしてコイル
巻きすることができる。
Ｆｉｇ、３及び４は、点Ａの座標及びベクトルＭの向き
を磁場測定に基づいて計算するのに使用する符号を定義
することを可能にしている。
を磁場測定に基づいて計算するのに使用する符号を定義
することを可能にしている。
３面体ｏ１ＸＹ２（Ｆｉｇ、３）において、ベクトル０
．Ａは、球座棟内ψ１．φ、を有する単位ベクトルＵ、
でスポットマークされている。従って、点Ａは球座棟内
ψ１．φ１．及びＲ１を有し、同様にして、単位ベクト
ルｕ２が球座棟内ψ２．φ２を有する０２ＸＹＺにおい
てはＡ点は球座棟内ψ２．φ２．及びＲ２を有し、０゜
と０２はヱだけ離れている。
．Ａは、球座棟内ψ１．φ、を有する単位ベクトルＵ、
でスポットマークされている。従って、点Ａは球座棟内
ψ１．φ１．及びＲ１を有し、同様にして、単位ベクト
ルｕ２が球座棟内ψ２．φ２を有する０２ＸＹＺにおい
てはＡ点は球座棟内ψ２．φ２．及びＲ２を有し、０゜
と０２はヱだけ離れている。
原点としてＡを有する直交３面体を想定すると、磁気ダ
イポール・モーメントＭは角γ、αでスポットマークさ
れその絶体値はＩＭＩで表される。
イポール・モーメントＭは角γ、αでスポットマークさ
れその絶体値はＩＭＩで表される。
０１，０２で測定される磁場は、それぞれの３面体の３
軸に沿った３つの成分、ｈＩＸ、ｈＩＹ、ｈＩＸ、及び
ｈ２Ｘ”２Ｙ、ｈ２Ｚｌで構成される。記号を単純化す
るためにマトリック記号システムを採用し、マトリック
スの大きさをアンダーラペン付きの文字で表すことにす
る。従って、Ｅｌ、Ｒ２で計測された磁場は次の値を有
する： 同様にして、絶対値Ｍの磁気ダイポール・モーメントの
マトリックス、と、は次の様に表される：単位ベクトル
、Ｕｌ、及び、ｕ２．に関しては次の様になる： ベクトルＵで定義され、距離Ｒにある磁気ダイポールｙ
によって空間の１点に生ずる磁界上は、標準計算法によ
って次の様に決定される：但し、ニー且のトランスポー
スト・マトリックス（転置行列） この方程式は、０ に対する３つの方程式、ＸＹＺ 及び０゜ｘｙｚに対する３つの方程式に対応している。
軸に沿った３つの成分、ｈＩＸ、ｈＩＹ、ｈＩＸ、及び
ｈ２Ｘ”２Ｙ、ｈ２Ｚｌで構成される。記号を単純化す
るためにマトリック記号システムを採用し、マトリック
スの大きさをアンダーラペン付きの文字で表すことにす
る。従って、Ｅｌ、Ｒ２で計測された磁場は次の値を有
する： 同様にして、絶対値Ｍの磁気ダイポール・モーメントの
マトリックス、と、は次の様に表される：単位ベクトル
、Ｕｌ、及び、ｕ２．に関しては次の様になる： ベクトルＵで定義され、距離Ｒにある磁気ダイポールｙ
によって空間の１点に生ずる磁界上は、標準計算法によ
って次の様に決定される：但し、ニー且のトランスポー
スト・マトリックス（転置行列） この方程式は、０ に対する３つの方程式、ＸＹＺ 及び０゜ｘｙｚに対する３つの方程式に対応している。
すなわち、
但し、Ｒ＝ １０１Ａ１
但し、Ｒ２−１０２Ａ１
また、ｄ＝Ｒ１ｕ１Ｙ−Ｒ２ｕ２Ｙ（７）Ｒｕ ＝
Ｒｕ （８）１１Ｚ
２２Ｚ Ｒ１ｕ１Ｘ＝Ｒ２ｕ２Ｘ（９） 従って９個の未知数に対して全部で９つの方程式が存在
することになり、Ｍの絶対値が未知な場合には、問題は
、座標の固定基準を慎重に選定して、若干の数学演算に
よって、３未知数を含む３つの方程式を解くことになる
。計算器２２は、これらの方程式を解き、これらの未知
数を与える機能を有する；ψ４．φ１＃Ｒ１を及びψ２
．φ２．Ｒ２は点Ａ例えば対象物をつきとめることを可
能にし、α、γ。
Ｒｕ （８）１１Ｚ
２２Ｚ Ｒ１ｕ１Ｘ＝Ｒ２ｕ２Ｘ（９） 従って９個の未知数に対して全部で９つの方程式が存在
することになり、Ｍの絶対値が未知な場合には、問題は
、座標の固定基準を慎重に選定して、若干の数学演算に
よって、３未知数を含む３つの方程式を解くことになる
。計算器２２は、これらの方程式を解き、これらの未知
数を与える機能を有する；ψ４．φ１＃Ｒ１を及びψ２
．φ２．Ｒ２は点Ａ例えば対象物をつきとめることを可
能にし、α、γ。
はその向きをスポットマークすることを可能にする。
補足的な直交３面体を形成する第三計測システムＥ３を
用いることも可能である。そうすると、３＝３＝６の補
足方程式が３個の未知数、ψ３．φ３゜Ｒ３，に対して
得られることになるので、利用できる情報に成程度の冗
長度が得られることになる。 □１また、対象物
に１個または２個の補足ダイポール（異った周波数）を
装着して同じ３面体に関して供給情報の増加を計ること
もできる。最大３個のダイポールを互に垂直に配置して
直交３面体を構成させることができる。そうすると、問
題は逆となって計測３面体が１個で良くなり比較的に単
純化されることになる。
用いることも可能である。そうすると、３＝３＝６の補
足方程式が３個の未知数、ψ３．φ３゜Ｒ３，に対して
得られることになるので、利用できる情報に成程度の冗
長度が得られることになる。 □１また、対象物
に１個または２個の補足ダイポール（異った周波数）を
装着して同じ３面体に関して供給情報の増加を計ること
もできる。最大３個のダイポールを互に垂直に配置して
直交３面体を構成させることができる。そうすると、問
題は逆となって計測３面体が１個で良くなり比較的に単
純化されることになる。
場合によっては、対象物の位置が成る決った方向にある
事が既知で、その方向に平行な計測軸の使用を省略して
３面体を２面体に削減できる場合がある。もっと具体的
には、対象物が一平面上で動く場合にはこの平面を規定
する２軸だけが使用される。この測定手段の削減はこれ
まで重要な問題とされていた。
事が既知で、その方向に平行な計測軸の使用を省略して
３面体を２面体に削減できる場合がある。もっと具体的
には、対象物が一平面上で動く場合にはこの平面を規定
する２軸だけが使用される。この測定手段の削減はこれ
まで重要な問題とされていた。
以上述べて来た手法は単一の対象物の検出に限定される
ものではない。オーダーすなわちランクｉの対象物の巻
線を特有の周波数ｆｉで励磁することによって極めて容
易に複数の対象物に対して適用可能となる。言うまでも
なく、周波数ｆ、の高調波を避ける、すなわち、その高
調波の何れの周波数も、オーダーすなわちランクｊの他
の対象物の周波数ｆｊの近くに生じない様にし、様々な
周波数が相互に充分具なっている必要がある。これらの
１□□。ｓｅａ、あえ□４，１．。、オー、 １
対象物の移動速度ぐ等に依存する。
ｉこの様にして、それぞれの対象物は周波数によ
１って成る程度つきとめられるので、上記の対象物の
磁場の測定は上記の周波数で別々に行われる。
（このことは、システムＥ１及びＲ２の磁力計から供
［［。
ものではない。オーダーすなわちランクｉの対象物の巻
線を特有の周波数ｆｉで励磁することによって極めて容
易に複数の対象物に対して適用可能となる。言うまでも
なく、周波数ｆ、の高調波を避ける、すなわち、その高
調波の何れの周波数も、オーダーすなわちランクｊの他
の対象物の周波数ｆｊの近くに生じない様にし、様々な
周波数が相互に充分具なっている必要がある。これらの
１□□。ｓｅａ、あえ□４，１．。、オー、 １
対象物の移動速度ぐ等に依存する。
ｉこの様にして、それぞれの対象物は周波数によ
１って成る程度つきとめられるので、上記の対象物の
磁場の測定は上記の周波数で別々に行われる。
（このことは、システムＥ１及びＲ２の磁力計から供
［［。
給される信号が逐次的に、異った対象物に割当ら
１れでいる異った周波ｆｉで分析されなければならない
事を意味している。この目的に対する第一の解 ド
決法は、捜索対象物の固有周波数を特徴づける基
５．単信号で同期検波する（例えば前述の抵抗１８の
１ターミナルでタップされた電圧を用いて）ことで
１］（・ 構成される。この電圧は、有線または無線で磁力
１ｊｉ） 計から送信される。上記磁力計の後方で、使用さ
１□：′ｌ れている様々な周波数で逐次同期検波が行われる。
ｊ］送信及び受信に同一の氷晶が用いられている場合
１！９・ には上記のタップ電圧を送信しなくても良い事に
□うえヶ、０ ゛）また
、フーリエ変換によってス４クトル・分析を行うことも
できる。計測信号がサンプルされる場合にはディスクリ
ート離散・フーリエ分析を使用でき、ＦＦＴと呼ばれて
いる既知のアルゴリズムを含むことになる。
１れでいる異った周波ｆｉで分析されなければならない
事を意味している。この目的に対する第一の解 ド
決法は、捜索対象物の固有周波数を特徴づける基
５．単信号で同期検波する（例えば前述の抵抗１８の
１ターミナルでタップされた電圧を用いて）ことで
１］（・ 構成される。この電圧は、有線または無線で磁力
１ｊｉ） 計から送信される。上記磁力計の後方で、使用さ
１□：′ｌ れている様々な周波数で逐次同期検波が行われる。
ｊ］送信及び受信に同一の氷晶が用いられている場合
１！９・ には上記のタップ電圧を送信しなくても良い事に
□うえヶ、０ ゛）また
、フーリエ変換によってス４クトル・分析を行うことも
できる。計測信号がサンプルされる場合にはディスクリ
ート離散・フーリエ分析を使用でき、ＦＦＴと呼ばれて
いる既知のアルゴリズムを含むことになる。
今まで述べて来た型の磁力計を使用して、１ｍ以下の距
離で１＋＋ＩＩＩＩの距離確度で対象物をつきとめまた
約１°の方向確度でスポットマークできることが実証さ
れた。この時使用されたダイポールは、１２９ Ｈｚの
低周波数で励磁されたフェライト棒で構成され、長さ１
．００ ｗｎ 、直径１０膿、透磁率１．６００．捲線
数１３４５．励磁電流６５ｍＡであった。この棒は、円
高の母線に平行な薄いμメタル・プレート（厚さ０．０
５〜０．２ ｖａｎ ）の積層体で置き換えられる。そ
の場合、ソース信号利得は、１００ Ｈｚ以下の周波数
に対してこれを１０とすることができる。
離で１＋＋ＩＩＩＩの距離確度で対象物をつきとめまた
約１°の方向確度でスポットマークできることが実証さ
れた。この時使用されたダイポールは、１２９ Ｈｚの
低周波数で励磁されたフェライト棒で構成され、長さ１
．００ ｗｎ 、直径１０膿、透磁率１．６００．捲線
数１３４５．励磁電流６５ｍＡであった。この棒は、円
高の母線に平行な薄いμメタル・プレート（厚さ０．０
５〜０．２ ｖａｎ ）の積層体で置き換えられる。そ
の場合、ソース信号利得は、１００ Ｈｚ以下の周波数
に対してこれを１０とすることができる。
すべての・ぐラメータの最適化（ダイポールの磁気モー
メント、励磁周波数の選択、磁力計の選択、外部作用の
最少化）によって、これらの性能を、与えられた距離に
おける確度または与えられた確度に対するレンジにおい
て１０倍の改善が可能となる。
メント、励磁周波数の選択、磁力計の選択、外部作用の
最少化）によって、これらの性能を、与えられた距離に
おける確度または与えられた確度に対するレンジにおい
て１０倍の改善が可能となる。
この発明は、また、上記の手法を実行する装置にも関す
る。これは、事実上、Ｆｉｇ、５に示されている表記お
よび／または輪郭の取得または走査装置であり、次のも
ので構成される： 非導電性、非磁性（例えば硝子またはプラスチック・グ
レート）二次元取得す、ｐ−ト２８：パッテリまだは電
池３６から電流を受けて所定周波数の交流を発生する発
電装置３４によって励磁される巻線で作られる磁気ダイ
ポール３２を備えたペン３０； 取得サポート２８の両側に位置し、それぞれに、周囲の
磁場の１軸に沿う成分を測定する指向性磁力計３個を備
え、それぞれの３個の磁力計軸が直交３面体を構成する
様に配置され、使用されているペンに属する所定周波数
の磁場成分を測定する２つの計測システムＥ１．Ｅ２； 磁気ダイポールの原点Ａの座標及び指向角度を決定でき
輪郭線４２を追跡し、または文字を書き、または座標を
ノクンチし、計算メンバ３８で取得ないし走査される素
去埠母ミベン端４０からの座標を導出できる計算メンバ
３８゜ Ｆｉｇ、１に関連して述べられた手法との唯一の違いは
、原点Ａの位置決定が目的そのもの工はなく、ペン・ポ
ペントまたはテップ４０の決定の為に役立てられるに過
ぎないことである。この決定は、磁気モーメントの方向
（従ってペンの向き）及びペン・チップからダイポール
の原点ＡすなわちＡ心までの距離を知る事によって可能
である。
る。これは、事実上、Ｆｉｇ、５に示されている表記お
よび／または輪郭の取得または走査装置であり、次のも
ので構成される： 非導電性、非磁性（例えば硝子またはプラスチック・グ
レート）二次元取得す、ｐ−ト２８：パッテリまだは電
池３６から電流を受けて所定周波数の交流を発生する発
電装置３４によって励磁される巻線で作られる磁気ダイ
ポール３２を備えたペン３０； 取得サポート２８の両側に位置し、それぞれに、周囲の
磁場の１軸に沿う成分を測定する指向性磁力計３個を備
え、それぞれの３個の磁力計軸が直交３面体を構成する
様に配置され、使用されているペンに属する所定周波数
の磁場成分を測定する２つの計測システムＥ１．Ｅ２； 磁気ダイポールの原点Ａの座標及び指向角度を決定でき
輪郭線４２を追跡し、または文字を書き、または座標を
ノクンチし、計算メンバ３８で取得ないし走査される素
去埠母ミベン端４０からの座標を導出できる計算メンバ
３８゜ Ｆｉｇ、１に関連して述べられた手法との唯一の違いは
、原点Ａの位置決定が目的そのもの工はなく、ペン・ポ
ペントまたはテップ４０の決定の為に役立てられるに過
ぎないことである。この決定は、磁気モーメントの方向
（従ってペンの向き）及びペン・チップからダイポール
の原点ＡすなわちＡ心までの距離を知る事によって可能
である。
好都合な配置により装置は、それぞれに異った周波数で
作動する複数個のペンを備え、それぞれのペンが追跡し
描く図形の特定の「色」に対応することが了解でき、周
波数をペンのボディまたはキャップから随意的に調節可
能とする；例えば発振器３４内にある周波数分割器に結
合されているローレット付きホイール３５を用いる。従
って、何時でも操作者がそれぞれのトレースまたは画像
を区別するために使用するペンに「色」を割り当てるこ
とが可能である。
作動する複数個のペンを備え、それぞれのペンが追跡し
描く図形の特定の「色」に対応することが了解でき、周
波数をペンのボディまたはキャップから随意的に調節可
能とする；例えば発振器３４内にある周波数分割器に結
合されているローレット付きホイール３５を用いる。従
って、何時でも操作者がそれぞれのトレースまたは画像
を区別するために使用するペンに「色」を割り当てるこ
とが可能である。
さらに具体的に述べると、各ペンは非磁性円筒形ボディ
を備え、その一端に励磁巻線で囲まれた強磁性材円筒が
取り付けられ、他端には電流発生器３４、例えば水晶発
振器と電源バッテリまたは電池３６が取付けられる。言
うまでもなく各ペンはペンキング・ペンであっても差支
えはない。
を備え、その一端に励磁巻線で囲まれた強磁性材円筒が
取り付けられ、他端には電流発生器３４、例えば水晶発
振器と電源バッテリまたは電池３６が取付けられる。言
うまでもなく各ペンはペンキング・ペンであっても差支
えはない。
チップが移動する空間が、Ｆｉｇ、６の表示５０で示さ
れている様に、三次元である場合には、その両側面、例
えば平行６面体５０の両側面の中心、に二つの計測シス
テムＥ１．Ｅ２が取り付けられる。
れている様に、三次元である場合には、その両側面、例
えば平行６面体５０の両側面の中心、に二つの計測シス
テムＥ１．Ｅ２が取り付けられる。
この様にして、ペン３０はこれらの精密な座標をモック
アツプ、例えば原子力発電所のモックアツプ、中にパン
チして介入ロゲットを制御しまたは空間内の枠組または
形状の取得をオーソライズすることができる。平面サテ
ートの場合にはこれらの二つのシステムは、両サイドに
沿って、まだは対角線に沿って最付けられることが好ま
しい。
アツプ、例えば原子力発電所のモックアツプ、中にパン
チして介入ロゲットを制御しまたは空間内の枠組または
形状の取得をオーソライズすることができる。平面サテ
ートの場合にはこれらの二つのシステムは、両サイドに
沿って、まだは対角線に沿って最付けられることが好ま
しい。
発明の一般原理に関連して述べられた様に、総体システ
ムに対して成る程度の冗長度を与える第三計測システム
を用いることができる。
ムに対して成る程度の冗長度を与える第三計測システム
を用いることができる。
Ｆｉｇ、７は、この発明による取得または走査装置の全
体図を示している。それぞれに異った色のベン３０ ａ
、−３０ｂ を及び３０ｃを備えるペンホルダ５２．
及び上面に取得サポート２８を備え内部に計測用３面体
を備えたテーブル５４で構成されている。このテーブル
からは、６個の磁力計から来る同様な６チヤネル構成の
ケーブルが出ている。
体図を示している。それぞれに異った色のベン３０ ａ
、−３０ｂ を及び３０ｃを備えるペンホルダ５２．
及び上面に取得サポート２８を備え内部に計測用３面体
を備えたテーブル５４で構成されている。このテーブル
からは、６個の磁力計から来る同様な６チヤネル構成の
ケーブルが出ている。
これらの６チヤネルはデジタル化及び同期検波回路５８
に導かれる。デジタル信号は、バルク・メモリ６２２表
示装置６４．及び端局６６に接続されている信号処理器
６０によって処理される。
に導かれる。デジタル信号は、バルク・メモリ６２２表
示装置６４．及び端局６６に接続されている信号処理器
６０によって処理される。
この様なシステムは、在来手法のシステム（抵抗変化、
または在来型の容量的、音響的、電磁的処理に基づく）
に比べて数多くの利点を有する。
または在来型の容量的、音響的、電磁的処理に基づく）
に比べて数多くの利点を有する。
すなわち：
にンと取得システムの間に配線を必要としない；取得テ
ーブル上に手で生ずるおそれのある圧力に対して完全に
無関係である； 周波数弁別によって同時に数個の取得を行うことができ
る様になる； 二次元でも三次元でも作動可能である。
ーブル上に手で生ずるおそれのある圧力に対して完全に
無関係である； 周波数弁別によって同時に数個の取得を行うことができ
る様になる； 二次元でも三次元でも作動可能である。
第１図は発明の原理の図式説明、
第２図は直交３面体計測を可能にする巻線例、第３図は
２個の直交３面体を有する基準システムで１点をつきと
めまたはスポットマーキングするだめの図、 第４図はダイポール・モーメントの向きをつきとめまた
はスポット・マーキングする事を可能にする図、 第５図はこの発明による輪郭線もしくは表記取得システ
ムの説明図、 第６図は三次元取得サポートに関する２個の基準３面体
の位置を示す図、 第７図はこの発明に基づく取得装置の一般系統図である
。 ― ＦＩＧ、 ３ き
２個の直交３面体を有する基準システムで１点をつきと
めまたはスポットマーキングするだめの図、 第４図はダイポール・モーメントの向きをつきとめまた
はスポット・マーキングする事を可能にする図、 第５図はこの発明による輪郭線もしくは表記取得システ
ムの説明図、 第６図は三次元取得サポートに関する２個の基準３面体
の位置を示す図、 第７図はこの発明に基づく取得装置の一般系統図である
。 ― ＦＩＧ、 ３ き
Claims (10)
- （１）対象物に、所定の周波数を有する交流発電装置で
励磁される巻線を有し、原点及び磁気モーメントを有す
る磁気ダイポールを１個以上取り付け、対象物が存在す
ると想定される空間に、それぞれ周囲の磁場の軸方向成
分を測定し得る指向性磁力計を備えた計測システムを１
個以上設置し、上記計測システムによって上記の所定周
波数の軸方向の磁場成分を測定し、測定データの関数と
して、測定システム基準でダイポールの原点の座標を計
算し、対象物及び指向性を示す測定軸に関するダイポー
ルモーメントの指向角をつきとめることを特徴とする対
象物をつきとめ、空間におけるその位置および向きを決
定する方法。 - （２）対象物に単一のダイポールを装着し、２個以上の
計測システムを用いることを特徴とする、特許請求の範
囲第１項に記載の方法。 - （３）対象物に、３面体構成で３個のダイポールを装着
することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 - （４）計測システムが３個の指向性磁力計を備え、その
３軸が３面体を構成することを特徴とする、特許請求の
範囲第２項に記載の方法。 - （５）各対象物の交流発電装置の周波数がすべて異って
おり、それぞれの対象物に対する測定を区別するこれら
の周波数の１つ１つで測定を行う事によって複数個の対
象物をつきとめ、空間におけるその位置及び向きを決定
出来る様にする事を特徴とする、特許請求の範囲第１項
に記載の方法。 - （６）対象物を特徴付ける所定の周波数で計測を行うた
めに、上記の対象物内にダイポールを作る交流励磁電流
の一部をタップしてこれを計測システムへ送り、この周
波数で同期検波を行う事を特徴とする、特許請求の範囲
第１項に記載の方法。 - （７）対象物を特徴付ける所定の周波数で計測を行うた
めに、測定信号をこの周波数でスペクトル分析を行い上
記周波数を有する成分を抽出することを特徴とする、特
許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （８）非導電性、非磁性の二次元以上の取得サポート；
所定周波数の交流発電装置で励磁される巻線で構成され
て原点及び磁気モーメントを有する磁気ダイポールの１
個以上を有するペンの１個以上；取得サポートの近くに
位置して軸方向が３面体を構成して周囲の磁場のそれぞ
れの軸方向成分を測定し得る３個の指向性磁力計を有し
、それぞれにその使用するペンに属する所定の周波数の
磁場成分を計測出来る計測システムを１個以上；及び磁
気ダイポールの原点の座標とそのダイポールの指向角を
決定してペンの端末の座標を導き出すこのできる計算装
置で構成される事を特徴とする、輪郭線取得装置。 - （９）使用周波数がすべて異なる一群のペンを含むこと
を特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の装置。 - （１０）それぞれのペンが円筒形非磁性ボディから成り
、その中に励磁巻線に囲まれた強磁性体円筒を配置し、
その上部にオペレータ操作可能なメンバを介して周波数
が調整でき、上記巻線に接続されている交流発電装置を
置き、最後に電源が上記交流発電装置に電源を供給する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載の装置
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8512327A FR2586302B1 (fr) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Procede pour localiser un objet et determiner son orientation dans l'espace et dispositif de mise en oeuvre |
| FR8512327 | 1985-08-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238301A true JPS6238301A (ja) | 1987-02-19 |
| JP2508010B2 JP2508010B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=9322197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61187937A Expired - Lifetime JP2508010B2 (ja) | 1985-08-13 | 1986-08-12 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0215695B1 (ja) |
| JP (1) | JP2508010B2 (ja) |
| CA (1) | CA1314993C (ja) |
| DE (1) | DE3669586D1 (ja) |
| FR (1) | FR2586302B1 (ja) |
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