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JP7664305B2 - Spatial magnetic field measuring system and spatial magnetic field measuring method - Google Patents
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JP7664305B2 - Spatial magnetic field measuring system and spatial magnetic field measuring method - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 東京ビッグサイトで開催された「JIMA2022 第11回総合検査機器展」(開催期間:令和4年9月14日~16日)において、令和4年9月14日に展示された。 ポートメッセなごやで開催された「第5回名古屋EV・HV・FCV技術展(名古屋オートモティブワールド2022内)」(開催期間:令和4年10月26日~28日)において、令和4年10月26日に展示された。 東京ビッグサイトで開催された「第15回EV・HV・FCV技術展(オートモティブワールド2023内)」(開催期間:令和5年1月25日~27日)において、令和5年1月25日に展示された。Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. Exhibited on September 14, 2022 at the "JIMA 2022 11th General Inspection Equipment Exhibition" held at Tokyo Big Sight (held from September 14 to 16, 2022). Exhibited on October 26, 2022 at the "5th Nagoya EV/HV/FCV Technology Exhibition (within Nagoya Automotive World 2022)" held at Port Messe Nagoya (held from October 26 to 28, 2022). Exhibited on January 25, 2023 at the "15th EV/HV/FCV Technology Exhibition (within Automotive World 2023)" held at Tokyo Big Sight (held from January 25 to 27, 2023).

本発明は、空間磁場測定システム、及び空間磁場測定方法に関する。 The present invention relates to a spatial magnetic field measurement system and a spatial magnetic field measurement method.

電子機器等の製品から発生する磁場を測定してノイズ源の特定や磁気干渉の解析等を行うため、対象物周辺の三次元空間の磁場分布を測定して可視化する空間磁場測定装置が使用される。 Spatial magnetic field measuring devices are used to measure and visualize the magnetic field distribution in the three-dimensional space around an object, in order to measure the magnetic fields generated by products such as electronic devices and identify noise sources and analyze magnetic interference.

このような空間磁場測定装置は、例えば特許文献1のように可動式のXYZステージにより磁気プローブを走査させる方法や、当該磁気プローブをロボットアームで三次元的に移動させる方法により、三次元空間の各測定位置における磁場と位置座標との対応データを測定することで実現することができる。しかし、これらの方法では、XYZステージやロボットアームの大きさ及び可動域による制限があるため、測定対象物の大きさに伴って装置も大型にしなければならず、軽量化、省スペース化、低価格化が妨げられてしまう。 Such a spatial magnetic field measuring device can be realized by measuring the correspondence data between the magnetic field and position coordinates at each measurement position in three-dimensional space, for example, by scanning a magnetic probe with a movable XYZ stage as in Patent Document 1, or by moving the magnetic probe three-dimensionally with a robot arm. However, these methods are limited by the size and range of motion of the XYZ stage and robot arm, and therefore the device must be made larger in size depending on the size of the object to be measured, preventing weight reduction, space saving, and cost reduction.

これに対し、例えば特許文献2乃至4の従来技術では、磁気プローブを手動で走査する空間磁場測定装置が開示されている。より具体的には、特許文献2乃至4に開示された従来技術では、磁気プローブで測定対象物の周辺空間を手動で走査すると共に、当該測定対象物と走査中の磁気プローブとを撮像するカメラを用いて、画像から算出された磁気プローブの測定位置及び角度とそのタイミングで測定された磁場との対応データで空間磁場の測定を行なっている。 In response to this, for example, the conventional techniques of Patent Documents 2 to 4 disclose spatial magnetic field measuring devices in which a magnetic probe is manually scanned. More specifically, in the conventional techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4, the magnetic probe is manually scanned around the space surrounding the object to be measured, and a camera is used to capture an image of the object to be measured and the magnetic probe being scanned, and the spatial magnetic field is measured using corresponding data between the measurement position and angle of the magnetic probe calculated from the image and the magnetic field measured at that timing.

特開2010-190709号公報JP 2010-190709 A 特開2013-238581号公報JP 2013-238581 A 国際公開2009/028186号International Publication No. 2009/028186 国際公開2014/002466号International Publication No. 2014/002466

しかしながら、上記の従来技術では、磁気プローブの位置座標、及び角度を特定するための磁気プローブの可動領域を事前に定義し、当該可動領域が画角内に収まるようカメラをセッティングするなど、磁気測定の事前準備が負担となる。また、測定対象が例えば鋼管内部や複雑な形状である場合など当該可動領域を撮像できるようにカメラをセッティングすることができない場合も生じ得る。 However, in the above conventional technology, the preparation for magnetic measurement is burdensome, as it requires predefining the movable area of the magnetic probe to identify the position coordinates and angle of the magnetic probe, and setting the camera so that the movable area falls within the angle of view. In addition, when the measurement target is, for example, the inside of a steel pipe or has a complex shape, it may not be possible to set the camera so that the movable area can be captured.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、事前準備が容易で測定対象の制約が少ない空間磁場測定システム、及び空間磁場測定方法を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide a spatial magnetic field measurement system and a spatial magnetic field measurement method that are easy to prepare in advance and have few restrictions on what can be measured.

<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様は、任意空間を走査可能な磁気プローブ装置と、前記任意空間の空間磁場を表示する端末装置と、を含む空間磁場測定システムであって、前記磁気プローブ装置は、1又は複数の3軸磁気センサからなる磁気センサ部と、前記磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットを含み、前記磁気センサ部の位置及び姿勢を推定する自己位置推定部と、を備え、前記端末装置は、前記自己位置推定部の推定値に基づいて前記3軸磁気センサの測定値を変換し、前記磁気センサ部が走査した空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出する演算部と、前記任意空間の前記3次元磁気ベクトルを表示する表示部と、を備える、空間磁場測定システムである。
First Aspect of the Invention
A first aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement system including a magnetic probe device capable of scanning an arbitrary space and a terminal device that displays the spatial magnetic field of the arbitrary space, wherein the magnetic probe device includes a magnetic sensor unit consisting of one or more three-axis magnetic sensors, and a self-position estimation unit that includes a tracking camera and an inertial measurement unit that are integrally configured with the magnetic sensor unit and estimates the position and attitude of the magnetic sensor unit, and the terminal device includes a calculation unit that converts the measurement value of the three-axis magnetic sensor based on the estimated value of the self-position estimation unit and calculates a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the magnetic sensor unit, and a display unit that displays the three-dimensional magnetic vector of the arbitrary space. This is a spatial magnetic field measurement system.

本発明の第1の態様に係る空間磁場測定システムによれば、磁気センサ部を備える磁気プローブ装置により任意空間を走査することで、磁気プローブ装置で走査された空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出することができる。このとき、空間磁場測定システムは、磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットにより磁気プローブ装置が自己の空間位置及び姿勢を推定することができるため、当該空間座標を取得するためのカメラ等の外部機器やそのセッティングが不要になる。また、空間磁場測定システムは、測定対象が例えば鋼管内部、隣接する2つの機器の隙間、又は複雑な形状の物体の近傍であって、外部から磁気プローブ装置を撮影することができない空間であっても、磁気プローブ装置をかざすことができれば磁気測定が可能になる。従って、本発明によれば、事前準備が容易で測定対象の制約が少ない空間磁場測定システムを提供することができる。 According to the spatial magnetic field measurement system of the first aspect of the present invention, by scanning an arbitrary space with a magnetic probe device equipped with a magnetic sensor unit, a three-dimensional magnetic vector can be calculated for each spatial coordinate scanned by the magnetic probe device. In this case, the spatial magnetic field measurement system can estimate its own spatial position and attitude by a tracking camera and an inertial measurement unit integrally configured with the magnetic sensor unit, so that external equipment such as a camera for acquiring the spatial coordinates and its setting are not required. In addition, the spatial magnetic field measurement system can perform magnetic measurement even in a space where the measurement object cannot be photographed from the outside, for example, inside a steel pipe, in the gap between two adjacent devices, or near an object with a complex shape, as long as the magnetic probe device can be held up. Therefore, according to the present invention, a spatial magnetic field measurement system can be provided that is easy to prepare in advance and has few restrictions on the measurement object.

<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様は、上記した本発明の第1の態様において、前記端末装置は、前記空間磁場のうち前記空間座標に依存しない磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして前記3次元磁気ベクトルから差し引く、空間磁場測定システムである。
<Second aspect of the present invention>
A second aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement system in which, in the first aspect of the present invention described above, the terminal device subtracts a magnetic vector of the spatial magnetic field that is independent of the spatial coordinates from the three-dimensional magnetic vector as a geomagnetic vector.

本発明の第2の態様に係る空間磁場測定システムによれば、磁気センサ部で測定された空間磁場から地磁気成分を抽出してキャンセルすることにより、地磁気ノイズの影響が緩和された磁場測定が可能になる。 According to the spatial magnetic field measurement system of the second aspect of the present invention, by extracting and canceling the geomagnetic component from the spatial magnetic field measured by the magnetic sensor unit, it becomes possible to measure the magnetic field with reduced influence of geomagnetic noise.

<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様は、上記した本発明の第1の態様において、前記端末装置は、事前に取得した測定対象のオブジェクトデータに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定システムである。
<Third aspect of the present invention>
A third aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement system in which, in the first aspect of the present invention described above, the terminal device displays the three-dimensional magnetic vector superimposed on object data of the measurement target that has been acquired in advance.

本発明の第3の態様に係る空間磁場測定システムによれば、例えば測定対象の設計図面等のような既知のオブジェクトデータと、その周辺で測定・算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係をクリアに可視化することができる。 The spatial magnetic field measurement system according to the third aspect of the present invention makes it possible to clearly visualize the spatial correspondence between known object data, such as design drawings of the object to be measured, and the three-dimensional magnetic vectors measured and calculated in its surroundings.

<本発明の第4の態様>
本発明の第4の態様は、上記した本発明の第1の態様において、前記端末装置は、前記トラッキングカメラが取得した測定対象の画像に前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定システムである。
<Fourth aspect of the present invention>
A fourth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement system in which, in the first aspect of the present invention described above, the terminal device superimposes and displays the three-dimensional magnetic vector on an image of the object to be measured acquired by the tracking camera.

本発明の第4の態様に係る空間磁場測定システムによれば、事前に測定対象の情報が無い場合であっても、磁気測定中のトラッキングカメラの画像と、当該画像の撮像タイミングで自己位置推定部により推定された空間座標とに基づいて、算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係を可視化することができる。 According to the spatial magnetic field measurement system of the fourth aspect of the present invention, even if there is no prior information on the measurement target, it is possible to visualize the spatial correspondence between the image of the tracking camera during magnetic measurement and the calculated three-dimensional magnetic vector based on the spatial coordinates estimated by the self-position estimation unit at the time when the image is captured.

<本発明の第5の態様>
本発明の第5の態様は、上記した本発明の第1の態様において、前記端末装置は、前記自己位置推定部が生成した環境データに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定システムである。
Fifth aspect of the present invention
A fifth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement system in which, in the first aspect of the present invention described above, the terminal device displays the three-dimensional magnetic vector superimposed on environmental data generated by the self-position estimation unit.

本発明の第5の態様に係る空間磁場測定システムによれば、磁気プローブ装置の自己位置推定と共に環境データを生成するアルゴリズムを利用することにより、空間磁場の測定と測定対象の形状スキャンとを磁気プローブ装置の走査で同時に行うことができ、算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係を正確に可視化することができる。 According to the spatial magnetic field measurement system of the fifth aspect of the present invention, by utilizing an algorithm that generates environmental data together with the self-position estimation of the magnetic probe device, it is possible to simultaneously measure the spatial magnetic field and scan the shape of the measurement target by scanning the magnetic probe device, and to accurately visualize the spatial correspondence with the calculated three-dimensional magnetic vector.

<本発明の第6の態様>
本発明の第6の態様は、1又は複数の3軸磁気センサからなる磁気センサ部で任意空間を走査する磁気測定工程と、前記磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットにより、前記磁気センサ部の位置及び姿勢を推定する自己位置推定工程と、前記自己位置推定工程の推定値に基づいて前記3軸磁気センサの測定値を変換し、前記磁気センサ部が走査した空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出する演算工程と、前記任意空間の前記3次元磁気ベクトルを表示する表示工程と、を含む、空間磁場測定方法である。
<Sixth aspect of the present invention>
A sixth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement method including a magnetic measurement process of scanning an arbitrary space with a magnetic sensor unit consisting of one or more three-axis magnetic sensors, a self-position estimation process of estimating the position and attitude of the magnetic sensor unit using a tracking camera and an inertial measurement unit integrally configured with the magnetic sensor unit, a calculation process of converting the measurement values of the three-axis magnetic sensor based on the estimated values of the self-position estimation process and calculating a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the magnetic sensor unit, and a display process of displaying the three-dimensional magnetic vector in the arbitrary space.

本発明の第6の態様に係る空間磁場測定方法によれば、磁気センサ部により任意空間を走査することで、走査された空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出することができる。このとき、磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットにより自己の空間座標を推定することができるため、当該空間座標を取得するためのカメラ等の外部機器やそのセッティングが不要になる。また、測定対象が例えば鋼管内部、隣接する2つの機器の隙間、又は複雑な形状の物体の近傍であって、外部から磁気センサ部を撮影することができない空間であっても、磁気センサ部をかざすことができれば磁気測定が可能になる。従って、本発明によれば、事前準備が容易で測定対象の制約が少ない空間磁場測定方法を提供することができる。 According to the spatial magnetic field measuring method of the sixth aspect of the present invention, by scanning an arbitrary space with the magnetic sensor unit, a three-dimensional magnetic vector can be calculated for each scanned spatial coordinate. At this time, the tracking camera and inertial measurement unit configured integrally with the magnetic sensor unit can estimate the own spatial coordinates, so there is no need for external equipment such as a camera to obtain the spatial coordinates or for setting it up. Furthermore, even if the measurement target is, for example, the inside of a steel pipe, the gap between two adjacent devices, or near an object with a complex shape, and the magnetic sensor unit cannot be photographed from the outside, magnetic measurement is possible if the magnetic sensor unit can be held up. Therefore, according to the present invention, a spatial magnetic field measuring method can be provided that is easy to prepare in advance and has few restrictions on the measurement target.

<本発明の第7の態様>
本発明の第7の態様は、上記した本発明の第6の態様において、前記演算工程においては、前記任意空間の空間磁場のうち前記空間座標に依存しない磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして前記3次元磁気ベクトルから差し引く、空間磁場測定方法である。
<Seventh aspect of the present invention>
A seventh aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement method according to the sixth aspect of the present invention described above, wherein in the calculation step, a magnetic vector that is independent of the spatial coordinates among the spatial magnetic field of the arbitrary space is subtracted from the three-dimensional magnetic vector as a geomagnetic vector.

本発明の第7の態様に係る空間磁場測定方法によれば、磁気センサ部で測定された空間磁場から地磁気成分を抽出してキャンセルすることにより、地磁気ノイズの影響が緩和された磁場測定が可能になる。 According to the spatial magnetic field measurement method of the seventh aspect of the present invention, by extracting and canceling the geomagnetic component from the spatial magnetic field measured by the magnetic sensor unit, it becomes possible to measure the magnetic field with reduced effects of geomagnetic noise.

<本発明の第8の態様>
本発明の第8の態様は、上記した本発明の第6の態様において、前記表示工程においては、事前に取得した測定対象のオブジェクトデータに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定方法である。
<Eighth aspect of the present invention>
An eighth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement method according to the sixth aspect of the present invention described above, wherein in the display process, the three-dimensional magnetic vector is superimposed on object data of the measurement target that has been acquired in advance and displayed.

本発明の第8の態様に係る空間磁場測定方法によれば、例えば測定対象の設計図面等のような既知のオブジェクトデータと、その周辺で測定・算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係をクリアに可視化することができる。 The spatial magnetic field measurement method according to the eighth aspect of the present invention makes it possible to clearly visualize the spatial correspondence between known object data, such as design drawings of the object to be measured, and three-dimensional magnetic vectors measured and calculated in its vicinity.

<本発明の第9の態様>
本発明の第9の態様は、上記した本発明の第6の態様において、前記表示工程においては、前記トラッキングカメラが取得した測定対象の画像に前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定方法である。
Ninth aspect of the present invention
A ninth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measurement method according to the sixth aspect of the present invention described above, wherein in the display process, the three-dimensional magnetic vector is superimposed on an image of the object to be measured acquired by the tracking camera and displayed.

本発明の第9の態様に係る空間磁場測定方法によれば、事前に測定対象の情報が無い場合であっても、磁気測定中のトラッキングカメラの画像と、当該画像の撮像タイミングで自己位置推定工程により推定された空間座標とに基づいて、算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係を可視化することができる。 According to the spatial magnetic field measurement method of the ninth aspect of the present invention, even if there is no prior information on the measurement target, it is possible to visualize the spatial correspondence between the image of the tracking camera during magnetic measurement and the calculated three-dimensional magnetic vector based on the spatial coordinates estimated by the self-location estimation process at the time when the image is captured.

<本発明の第10の態様>
本発明の第10の態様は、上記した本発明の第6の態様において、前記表示工程においては、前記自己位置推定工程で生成した環境データに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、空間磁場測定方法である。
<Tenth aspect of the present invention>
A tenth aspect of the present invention is a spatial magnetic field measuring method according to the sixth aspect of the present invention described above, wherein in the display process, the three-dimensional magnetic vector is superimposed on the environmental data generated in the self-position estimation process and displayed.

本発明の第10の態様に係る空間磁場測定方法によれば、自己位置推定と共に環境データを生成するアルゴリズムを利用することにより、空間磁場の測定と測定対象の形状スキャンとを磁気センサ部の走査で同時に行うことができ、算出された3次元磁気ベクトルとの空間的な対応関係を正確に可視化することができる。 According to the spatial magnetic field measurement method of the tenth aspect of the present invention, by utilizing an algorithm that generates environmental data together with self-location estimation, it is possible to simultaneously measure the spatial magnetic field and scan the shape of the measurement target by scanning the magnetic sensor unit, and to accurately visualize the spatial correspondence with the calculated three-dimensional magnetic vector.

本発明によれば、事前準備が容易で測定対象の制約が少ない空間磁場測定システム、及び空間磁場測定方法を提供することができる。 The present invention provides a spatial magnetic field measurement system and a spatial magnetic field measurement method that are easy to prepare in advance and have few restrictions on the object to be measured.

本発明に係る空間磁場測定システムの外観構成図である。1 is an external configuration diagram of a spatial magnetic field measurement system according to the present invention. 磁気プローブ装置、及び端末装置の主要な内部構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the main internal configuration of a magnetic probe device and a terminal device. FIG. 空間磁場測定システムの動作例を示すシーケンス図である。FIG. 11 is a sequence diagram showing an example of the operation of the spatial magnetic field measuring system. 3次元磁気ベクトルの第1方向から見た場合の表示例である。13 is a display example of a three-dimensional magnetic vector viewed from a first direction. 3次元磁気ベクトルの第2方向から見た場合の表示例である。13 is a display example of a three-dimensional magnetic vector viewed from a second direction. 3次元磁気ベクトルの第3方向から見た場合の表示例である。13 is a display example of a three-dimensional magnetic vector viewed from a third direction.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行なっており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the contents described below, and can be modified as desired without departing from the gist of the invention. Furthermore, the drawings used to explain the embodiments are all schematic representations of the components, and may include partial emphasis, enlargement, reduction, or omissions to facilitate understanding, and may not accurately represent the scale or shape of the components.

図1は、本発明に係る空間磁場測定システム1の外観構成図である。空間磁場測定システム1は、任意空間を走査可能な磁気プローブ装置2、及び当該任意空間の空間磁場を表示する端末装置3を含む。空間磁場測定システム1は、測定者が例えば電子機器等の測定対象周辺における三次元空間で磁気プローブ装置2を走査することで、端末装置3において当該三次元空間の磁場分布が可視化される。 Figure 1 is an external configuration diagram of a spatial magnetic field measurement system 1 according to the present invention. The spatial magnetic field measurement system 1 includes a magnetic probe device 2 capable of scanning an arbitrary space, and a terminal device 3 that displays the spatial magnetic field in the arbitrary space. In the spatial magnetic field measurement system 1, the person measuring the magnetic field scans the magnetic probe device 2 in a three-dimensional space around a measurement target such as an electronic device, and the magnetic field distribution in the three-dimensional space is visualized on the terminal device 3.

本実施形態に係る磁気プローブ装置2は、外観構成として、把持部10、基部11、磁気センサ部12、及び空間センサ部13を備える。尚、磁気プローブ装置2の各構成要素は、図1に示す配置に限定されるものではなく、同等の機能を備える限り様々な配置・形状とすることができる。 The magnetic probe device 2 according to this embodiment has an external configuration including a gripping portion 10, a base portion 11, a magnetic sensor portion 12, and a spatial sensor portion 13. Note that the arrangement of the components of the magnetic probe device 2 is not limited to that shown in FIG. 1, and they can be arranged in various shapes and configurations as long as they have the same functions.

把持部10は、測定者が磁気プローブ装置2を把持し易い形状に形成されている。基部11は、磁気プローブ装置2の後述する各機能モジュールを制御すると共に、電源スイッチ11a、及び複数の操作ボタン11bが設けられている。磁気センサ部12は、後述する複数の3軸磁気センサ(図1では図示を省略)がアレイ状に内蔵された平板状部材であり、本実施形態においては5×5の磁気センサアレイを構成している。空間センサ部13は、詳細を後述するように、磁気プローブ装置2の自己位置を推定するためのセンサ類が内蔵されている。 The gripping section 10 is formed in a shape that allows the operator to easily grip the magnetic probe device 2. The base 11 controls each of the functional modules of the magnetic probe device 2, which will be described later, and is provided with a power switch 11a and multiple operation buttons 11b. The magnetic sensor section 12 is a flat member in which multiple three-axis magnetic sensors (not shown in FIG. 1), which will be described later, are built in an array, and in this embodiment, constitute a 5 x 5 magnetic sensor array. The spatial sensor section 13, which will be described in detail later, has built-in sensors for estimating the self-position of the magnetic probe device 2.

端末装置3は、本実施形態においては汎用PCであり、空間磁場測定のためのアプリケーションを介して、磁気プローブ装置2との通信を行いながら空間磁場の演算処理及び可視化等を行う。 In this embodiment, the terminal device 3 is a general-purpose PC, and performs calculations and visualization of the spatial magnetic field while communicating with the magnetic probe device 2 via an application for measuring the spatial magnetic field.

続いて、磁気プローブ装置2、及び端末装置3の内部構成についてより詳細に説明する。図2は、磁気プローブ装置2、及び端末装置3の主要な内部構成を示すブロック図である。磁気プローブ装置2は、機能ごとのモジュールとして、自己位置推定部20、3軸磁気センサ21、操作部22、バッテリ23、制御部24、及びプローブ通信部25を含む。 Next, the internal configuration of the magnetic probe device 2 and the terminal device 3 will be described in more detail. FIG. 2 is a block diagram showing the main internal configuration of the magnetic probe device 2 and the terminal device 3. The magnetic probe device 2 includes a self-position estimation unit 20, a three-axis magnetic sensor 21, an operation unit 22, a battery 23, a control unit 24, and a probe communication unit 25 as modules for each function.

自己位置推定部20は、上記した空間センサ部13に内蔵されており、三次元空間における磁気プローブ装置2の位置及び姿勢の推定値を取得するためのトラッキングカメラ20a、及び慣性計測ユニット20bを含む。 The self-position estimation unit 20 is built into the spatial sensor unit 13 described above, and includes a tracking camera 20a and an inertial measurement unit 20b for obtaining estimates of the position and orientation of the magnetic probe device 2 in three-dimensional space.

トラッキングカメラ20aは、本実施形態においては2台のカメラモジュールを含み、任意空間において走査される磁気プローブ装置2の周囲の映像を取得する。これにより、自己位置推定部20は、当該映像の変化から磁気プローブ装置2の三次元空間における移動量を逐次算出する。当該算出においては、例えばSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)等の公知のアルゴリズムを使用して自己位置推定を行うことができる。尚、SLAMアルゴリズムでは、自己位置推定と同時に周囲の環境データの作成を行うことができる。 In this embodiment, the tracking camera 20a includes two camera modules and acquires an image of the surroundings of the magnetic probe device 2 that is scanned in an arbitrary space. As a result, the self-position estimation unit 20 sequentially calculates the amount of movement of the magnetic probe device 2 in three-dimensional space from changes in the image. In this calculation, self-position estimation can be performed using a known algorithm such as SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Note that the SLAM algorithm can create surrounding environmental data at the same time as estimating the self-position.

慣性計測ユニット20bは、IMU(Inertial Measurement Unit)とも呼ばれ、並進運動及び回転運動を検出する。慣性計測ユニット20bは、本実施形態においては、3軸速度センサ、3軸加速度センサ、及び3軸地磁気センサを含む9軸IMUが採用されている。自己位置推定部20は、これらの測定値に基づいて磁気プローブ装置2の三次元空間における姿勢(3軸方向の傾斜角)を算出することができる。尚、上記の自己位置推定部20は、慣性計測ユニット20bの測定データを併せて利用することにより自己位置推定の精度を向上させてもよい。 The inertial measurement unit 20b is also called an IMU (Inertial Measurement Unit) and detects translational and rotational motion. In this embodiment, the inertial measurement unit 20b is a nine-axis IMU including a three-axis speed sensor, a three-axis acceleration sensor, and a three-axis geomagnetic sensor. The self-position estimation unit 20 can calculate the attitude of the magnetic probe device 2 in three-dimensional space (tilt angles in the three-axis directions) based on these measured values. The self-position estimation unit 20 may improve the accuracy of self-position estimation by also using measurement data from the inertial measurement unit 20b.

3軸磁気センサ21は、3軸方向の空間磁場を測定するセンサ素子であり、1又は複数が上記した磁気センサ部12に内蔵される。本実施形態では、3軸磁気センサ21は、5×5のアレイとして構成され、それぞれのセンサにおいて3次元の空間磁場を独立して測定する。 The three-axis magnetic sensor 21 is a sensor element that measures the spatial magnetic field in three axial directions, and one or more are built into the magnetic sensor unit 12. In this embodiment, the three-axis magnetic sensor 21 is configured as a 5 x 5 array, and each sensor independently measures the three-dimensional spatial magnetic field.

操作部22は、磁気プローブ装置2の電源のON/OFFを切り替える上記の電源スイッチ11a、及び磁気計測の開始/終了の切り替え操作や各種モードの選択等を行うための複数の操作ボタン11bを含む。尚、操作部22には、磁気プローブ装置2の状態を表示するためのLED等の表示機構を備えてもよい。 The operation unit 22 includes the above-mentioned power switch 11a for switching the power supply of the magnetic probe device 2 ON/OFF, and a number of operation buttons 11b for switching the start/end of magnetic measurement and selecting various modes. The operation unit 22 may also be provided with a display mechanism such as an LED for displaying the status of the magnetic probe device 2.

バッテリ23は、把持部10に内蔵された充電式の電源装置であり、本実施形態においては制御部24を介して磁気プローブ装置2の各モジュールに電力を供給する。 The battery 23 is a rechargeable power supply device built into the gripping unit 10, and in this embodiment, supplies power to each module of the magnetic probe device 2 via the control unit 24.

制御部24は、例えば公知のマイコン制御回路からなり、磁気プローブ装置2の全体の動作を管理する。より具体的には、制御部24は、測定者による操作部22からの入力操作に応じて、自己位置推定部20及び3軸磁気センサ21で逐次測定されるデータを取得し、プローブ通信部25を介して当該データを端末装置3に送信する。 The control unit 24 is, for example, a known microcomputer control circuit, and manages the overall operation of the magnetic probe device 2. More specifically, the control unit 24 acquires data successively measured by the self-position estimation unit 20 and the three-axis magnetic sensor 21 in response to input operations from the operation unit 22 by the person measuring, and transmits the data to the terminal device 3 via the probe communication unit 25.

プローブ通信部25は、端末装置3との間で無線の双方向通信を行うための通信モジュールであり、例えばWi-Fi(無線LAN)やBluetooth(登録商標)等の通信手段を採用することができる。 The probe communication unit 25 is a communication module for performing wireless two-way communication with the terminal device 3, and may employ communication means such as Wi-Fi (wireless LAN) or Bluetooth (registered trademark).

一方、端末装置3は、主要な機能ごとのモジュールとして、演算部30、端末通信部31、入力部32、表示部33、及び記憶部34を含む。 On the other hand, the terminal device 3 includes a calculation unit 30, a terminal communication unit 31, an input unit 32, a display unit 33, and a memory unit 34 as modules for each of the main functions.

演算部30は、空間磁場測定のためのアプリケーションを実行し、磁気プローブ装置2からのデータを処理することにより空間磁場を算出する。端末通信部31は、磁気プローブ装置2のプローブ通信部25との間で無線通信を行う通信モジュールである。入力部32は、例えばキーボードやマウスであり、測定者によりアプリケーションの操作や各種パラメータの設定等が行われる。表示部33は、例えばPC用ディスプレイであり、アプリケーションを介して演算部30が算出した任意空間の3次元磁気ベクトルを表示する。記憶部34は、演算部30が算出した3次元磁気ベクトルを必要に応じて記憶する。 The calculation unit 30 executes an application for spatial magnetic field measurement and calculates the spatial magnetic field by processing data from the magnetic probe device 2. The terminal communication unit 31 is a communication module that performs wireless communication with the probe communication unit 25 of the magnetic probe device 2. The input unit 32 is, for example, a keyboard or mouse, and is used by the person measuring to operate the application and set various parameters. The display unit 33 is, for example, a PC display, and displays the three-dimensional magnetic vector of an arbitrary space calculated by the calculation unit 30 via the application. The memory unit 34 stores the three-dimensional magnetic vector calculated by the calculation unit 30 as necessary.

次に、空間磁場測定システム1を用いた空間磁場測定方法の手順の一例について説明する。図3は、空間磁場測定システム1の動作例を示すシーケンス図である。 Next, an example of the procedure for a spatial magnetic field measurement method using the spatial magnetic field measurement system 1 will be described. Figure 3 is a sequence diagram showing an example of the operation of the spatial magnetic field measurement system 1.

磁気プローブ装置2は、測定者により電源スイッチ11aが操作されることで電源がONとなる(ステップS1)。これにより磁気プローブ装置2では、制御部24が起動し、各種センサの初期化処理が行われる(ステップS2)。 The magnetic probe device 2 is powered on when the power switch 11a is operated by the person performing the measurement (step S1). This starts up the control unit 24 in the magnetic probe device 2, and initialization processing of various sensors is performed (step S2).

また、端末装置3は、測定者により空間磁場測定のアプリケーションが起動されることにより、後述する演算及び表示のための初期化処理が行われる(ステップS3)。 In addition, when the person measuring the device starts the spatial magnetic field measurement application, the terminal device 3 performs an initialization process for the calculation and display described below (step S3).

端末装置3は、初期化処理が完了すると、入力部32を介した測定者の入力操作に基づいて、端末通信部31から磁気プローブ装置2に対する呼出を行う(ステップS4)。これに対し、磁気プローブ装置2は、プローブ通信部25から端末装置3へ応答を行う(ステップS5)。これにより磁気プローブ装置2と端末装置3との通信が確立される。尚、通信確立のための呼出は、磁気プローブ装置2から端末装置3へ行なってもよい。 When the initialization process is completed, the terminal device 3 calls the magnetic probe device 2 from the terminal communication unit 31 based on the input operation of the measurer via the input unit 32 (step S4). In response, the magnetic probe device 2 responds to the terminal device 3 from the probe communication unit 25 (step S5). This establishes communication between the magnetic probe device 2 and the terminal device 3. Note that the call to establish communication may be made from the magnetic probe device 2 to the terminal device 3.

また、端末装置3は、測定者の入力操作に基づいて、空間磁場測定の表示モードが選択される(ステップS6)。ここで、表示モードとは、測定・算出された3次元磁気ベクトルを表示部33に表示する際に重ね描きされる測定対象の描画方法の選択肢であり、本実施形態においては、オブジェクトモード、撮像画像モード、又は環境データモードから選択される。 The terminal device 3 also selects a display mode for spatial magnetic field measurement based on the input operation of the person measuring (step S6). Here, the display mode refers to a selection of drawing methods for the measurement target that are overlaid when the measured and calculated three-dimensional magnetic vector is displayed on the display unit 33, and in this embodiment, the display mode is selected from the object mode, captured image mode, and environmental data mode.

オブジェクトモードでは、事前に作成された測定対象の3DCADデータ、もしくは事前撮影された測定対象の3Dオブジェクトデータに対し、3次元磁気ベクトルを重畳して表示する。撮像画像モードでは、磁気プローブ装置2の走査時にトラッキングカメラ20aが取得した測定対象の画像に、3次元磁気ベクトルを重畳して表示する。環境データモードでは、自己位置推定部20が自己位置推定の過程で生成した環境データに対して、3次元磁気ベクトルを重畳して表示する。 In object mode, three-dimensional magnetic vectors are superimposed on 3D CAD data of the measurement target that was created in advance, or 3D object data of the measurement target that was photographed in advance. In captured image mode, three-dimensional magnetic vectors are superimposed on an image of the measurement target acquired by the tracking camera 20a when scanning with the magnetic probe device 2. In environmental data mode, three-dimensional magnetic vectors are superimposed on environmental data generated by the self-position estimation unit 20 during the self-position estimation process.

次に、測定者は、磁気プローブ装置2の操作ボタン11bのうち地磁気測定ボタンを押下し、測定対象から離れた位置で磁気プローブ装置2を3軸方向に回転させることで地磁気測定を行う(ステップS7)。尚、磁気プローブ装置2は、回転中の三次元空間における姿勢情報と、当該姿勢情報に同期して測定される3軸磁気センサ21の測定磁気データと、を纏めて地磁気データとして端末装置3に送信する(ステップS8)。 Next, the person measuring the magnetic field presses the geomagnetic measurement button among the operation buttons 11b of the magnetic probe device 2, and rotates the magnetic probe device 2 in three-axis directions at a position away from the measurement target to measure the magnetic field (step S7). The magnetic probe device 2 transmits to the terminal device 3, together with its posture information in three-dimensional space during rotation and the measured magnetic data of the three-axis magnetic sensor 21 measured in synchronization with the posture information, as geomagnetic data (step S8).

端末装置3は、磁気プローブ装置2から受信した地磁気データに基づいて、例えば空間磁場のうち空間座標に依存しない磁気ベクトルを地磁気ベクトル(Gx、Gy、Gz)として算出する(ステップS9)。尚、地磁気ベクトル(Gx、Gy、Gz)の算出は、他の公知のアルゴリズムを使用してもよい。また、地磁気の影響を考慮しない場合には、ステップS7~ステップS9の手順を省略してもよい。 The terminal device 3 calculates, for example, a magnetic vector that is independent of spatial coordinates among the spatial magnetic fields, as a geomagnetic vector (Gx, Gy, Gz) based on the geomagnetic data received from the magnetic probe device 2 (step S9). Note that the calculation of the geomagnetic vector (Gx, Gy, Gz) may use other known algorithms. Furthermore, if the influence of geomagnetism is not taken into consideration, the procedures from step S7 to step S9 may be omitted.

続いて、測定者は、操作ボタン11bのうち測定開始ボタンを押下し、測定対象の周辺における任意空間を磁気プローブ装置2で走査することにより空間磁場の測定を開始する(ステップS10)。空間磁場測定が開始されると、磁気プローブ装置2は、自己位置推定部20で取得される3軸磁気センサ21の空間データと、3軸磁気センサ21で取得される磁気データとを逐次、端末装置3に送信する(ステップS11)。 Then, the person measuring the magnetic field starts measuring the spatial magnetic field by pressing the measurement start button of the operation buttons 11b and scanning an arbitrary space around the measurement target with the magnetic probe device 2 (step S10). When the spatial magnetic field measurement starts, the magnetic probe device 2 sequentially transmits the spatial data of the three-axis magnetic sensor 21 acquired by the self-position estimation unit 20 and the magnetic data acquired by the three-axis magnetic sensor 21 to the terminal device 3 (step S11).

ここで、空間データは、自己位置推定部20で推定された時系列の3次元位置データ{x(t),y(t),z(t)}、及び時系列の姿勢データ{ψ(t),θ(t),φ(t)}を含む。また、磁気データは、複数の3軸磁気センサ21それぞれで取得される時系列の磁気ベクトルデータ{Bx(t),By(t),Bz(t)}を含む。これらのデータは、高速のサンプリング周波数で取得される。 The spatial data here includes time-series three-dimensional position data {x(t), y(t), z(t)} estimated by the self-position estimation unit 20, and time-series attitude data {ψ(t), θ(t), φ(t)}. The magnetic data also includes time-series magnetic vector data {Bx(t), By(t), Bz(t)} acquired by each of the multiple three-axis magnetic sensors 21. These data are acquired at a high-speed sampling frequency.

端末装置3は、磁気プローブ装置2から空間データ及び磁気データを受信すると、それらのデータから3軸磁気センサ21が走査した空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出して表示部33に表示する(ステップS12)。 When the terminal device 3 receives the spatial data and magnetic data from the magnetic probe device 2, it calculates the three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the three-axis magnetic sensor 21 from the data and displays it on the display unit 33 (step S12).

より具体的には、演算部30は、慣性計測ユニット20bの位置及び姿勢として逐次取得される3次元位置データ{x(t),y(t),z(t)}及び姿勢データ{ψ(t),θ(t),φ(t)}に基づいて、複数の3軸磁気センサそれぞれの空間座標を算出することができる。尚、慣性計測ユニット20bとそれぞれの3軸磁気センサとの相対位置は事前に記憶されている。 More specifically, the calculation unit 30 can calculate the spatial coordinates of each of the multiple three-axis magnetic sensors based on the three-dimensional position data {x(t), y(t), z(t)} and attitude data {ψ(t), θ(t), φ(t)} sequentially acquired as the position and attitude of the inertial measurement unit 20b. Note that the relative positions of the inertial measurement unit 20b and each of the three-axis magnetic sensors are stored in advance.

また、演算部30は、逐次取得される姿勢データ{ψ(t),θ(t),φ(t)}に基づいて、複数の3軸磁気センサ21それぞれの磁気ベクトルデータ{Bx(t),By(t),Bz(t)}をベクトル変換(回転)することにより、各タイミングの磁気プローブ装置2の姿勢に拘らず、空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出することができる。ここで、上記のように地磁気ベクトル(Gx、Gy、Gz)が算出されている場合には、これを差し引くことにより地磁気の影響がキャンセルされた3次元磁気ベクトルを算出することができる。 The calculation unit 30 can also calculate a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate, regardless of the posture of the magnetic probe device 2 at each timing, by vector converting (rotating) the magnetic vector data {Bx(t),By(t),Bz(t)} of each of the three-axis magnetic sensors 21 based on the posture data {ψ(t),θ(t),φ(t)} acquired sequentially. Here, when the geomagnetic vector (Gx, Gy, Gz) has been calculated as described above, it is possible to calculate a three-dimensional magnetic vector in which the influence of the geomagnetic field has been cancelled by subtracting this.

そして、表示部33は、表示モードとして選択された測定対象の画像に対し、対応する位置座標に演算部30で算出された3次元磁気ベクトルを重ねて描画する。これにより、測定者は、磁気プローブ装置2で走査した任意空間における位置座標ごとの3次元磁気ベクトルを略リアルタイムで可視化することができる。 Then, the display unit 33 draws the three-dimensional magnetic vector calculated by the calculation unit 30 on the corresponding position coordinates of the image of the measurement target selected as the display mode. This allows the measurer to visualize the three-dimensional magnetic vector for each position coordinate in any space scanned by the magnetic probe device 2 in approximately real time.

ここで、磁気プローブ装置2は、操作者が測定対象の周囲を走査する期間中、空間データ及び磁気データの測定及び送信を継続する(ステップS13、磁気測定工程、自己位置推定工程)。また、端末装置3は、磁気プローブ装置2から逐次受信する空間データ及び磁気データに基づいて3次元磁気ベクトルの演算と描画を継続する(ステップS14、演算工程、表示工程)。これにより、表示部33には、磁気測定の期間中に逐次算出される3次元磁気ベクトルが画像上に追加されていくことになる。尚、表示部33は、逐次算出された3次元磁気ベクトルを磁気測定の終了後に一括で表示してもよい。 The magnetic probe device 2 continues to measure and transmit spatial data and magnetic data while the operator is scanning the area around the measurement target (step S13, magnetic measurement process, self-position estimation process). The terminal device 3 also continues to calculate and draw a three-dimensional magnetic vector based on the spatial data and magnetic data successively received from the magnetic probe device 2 (step S14, calculation process, display process). As a result, the three-dimensional magnetic vectors successively calculated during the magnetic measurement are added to the image on the display unit 33. The display unit 33 may display the successively calculated three-dimensional magnetic vectors all at once after the magnetic measurement is completed.

測定者は、操作ボタン11bのうち測定終了ボタンを任意のタイミングで押下しで磁気測定を終了することができる(ステップS15)。このとき、端末装置3は、磁気プローブ装置2から磁気測定の終了が通知されることで(ステップS16)、3次元磁気ベクトルの演算及び追加表示を終了する(ステップS17)。尚、測定者は、必要に応じて、測定された3次元磁気ベクトルを記憶部34に保存する操作を行う。 The person measuring can end the magnetic measurement by pressing the measurement end button among the operation buttons 11b at any time (step S15). At this time, the terminal device 3 ends the calculation and additional display of the three-dimensional magnetic vector when notified of the end of the magnetic measurement from the magnetic probe device 2 (step S16) (step S17). In addition, the person measuring can perform an operation to store the measured three-dimensional magnetic vector in the memory unit 34 as necessary.

そして、磁気プローブ装置2は、続けて次の磁気測定を行わない場合には、電源スイッチ11aにより電源OFFとされる(ステップS18)。また、端末装置3は、入力部32を介して空間磁場測定のアプリケーションを終了するよう操作される(ステップS19)。 Then, if the magnetic probe device 2 is not to perform the next magnetic measurement, the power switch 11a is used to turn off the power (step S18). Also, the terminal device 3 is operated via the input unit 32 to end the spatial magnetic field measurement application (step S19).

尚、空間磁場測定方法の上記の一連の手順はあくまでも一例であり、所望の結果を得られる限り動作順序の変更や割込み操作等が可能になるよう適宜仕様を変更してもよい。 The above sequence of steps for the spatial magnetic field measurement method is merely one example, and the specifications may be modified as appropriate to allow for changes in the order of operations or interrupt operations, etc., as long as the desired results are obtained.

続いて、空間磁場測定システム1で得られた3次元磁気ベクトルの表示例について説明する。ここでは、平面上に載置したU型磁石Pを測定対象として、当該U型磁石Pの直上付近の空間を磁気プローブ装置2で走査した場合の例を示す。 Next, we will explain an example of displaying three-dimensional magnetic vectors obtained by the spatial magnetic field measurement system 1. Here, we show an example in which a U-shaped magnet P placed on a flat surface is the measurement target, and the space immediately above the U-shaped magnet P is scanned by the magnetic probe device 2.

図4は、3次元磁気ベクトルの第1方向から見た場合の表示例である。図5は、3次元磁気ベクトルの第2方向から見た場合の表示例である。図6は、3次元磁気ベクトルの第3方向から見た場合の表示例である。すなわち、図4~図6は、測定対象の周辺の3次元磁気ベクトルとして測定された同一のベクトル分布を異なる視点から表示したものである。 Figure 4 is an example of a display of a three-dimensional magnetic vector viewed from a first direction. Figure 5 is an example of a display of a three-dimensional magnetic vector viewed from a second direction. Figure 6 is an example of a display of a three-dimensional magnetic vector viewed from a third direction. In other words, Figures 4 to 6 show the same vector distribution measured as a three-dimensional magnetic vector around the measurement target, but from different perspectives.

図4~図6の対応関係を示すため、U型磁石Pは、両端のN極及びS極の端面が向く方向をX方向とし、N極及びS極が互いに離間する方向をY方向とするXY平面上に載置されていることとし、厚み方向がZ方向に相当するものとして図示されている。また、個々の3次元磁気ベクトルは、磁気の方向が三角錐で表され、磁気の強さが当該三角錐の濃淡で表されている。ここでは、事前に作成されたU型磁石Pのオブジェクトデータに3次元磁気ベクトルを重畳するオブジェクトモードで測定磁気の表示が行われている。 To show the correspondence between Figures 4 to 6, the U-shaped magnet P is shown placed on an XY plane with the X direction being the direction in which the end faces of the north and south poles at both ends face, and the Y direction being the direction in which the north and south poles move away from each other, with the thickness direction corresponding to the Z direction. Additionally, each three-dimensional magnetic vector is represented by a triangular pyramid, with the magnetic direction being represented by the shading of the pyramid. Here, the measured magnetic field is displayed in object mode, which superimposes the three-dimensional magnetic vector on the object data of the U-shaped magnet P created in advance.

各図に見られるように、磁気プローブ装置2で走査したU型磁石Pの直上付近に3次元磁気ベクトルが分布している様子を測定できている。また、N極及びS極付近で特に強い磁場が測定されており、磁力線のN極での湧き出しとS極での吸い込みに対応した正確な磁気ベクトルが算出されている。このため、本発明に係るハンディタイプの磁気プローブ装置2であっても、任意空間の空間磁場を正確に測定できていることが確認できる。 As can be seen in each figure, the distribution of three-dimensional magnetic vectors was measured immediately above the U-shaped magnet P scanned by the magnetic probe device 2. In addition, particularly strong magnetic fields were measured near the north and south poles, and accurate magnetic vectors were calculated that correspond to the magnetic field lines emanating from the north pole and suctioning from the south pole. This confirms that even the handheld magnetic probe device 2 of the present invention can accurately measure the spatial magnetic field in any space.

以上のように、本発明に係る空間磁場測定システム1によれば、3軸磁気センサ21を備える磁気プローブ装置2により任意空間を走査することで、磁気プローブ装置2で走査された空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを測定することができる。このとき、空間磁場測定システム1は、3軸磁気センサ21と一体に構成されたトラッキングカメラ20a及び慣性計測ユニット20bにより磁気プローブ装置2が自己の空間座標を推定することができるため、当該空間座標を取得するためのカメラ等の外部機器やそのセッティングが不要になる。また、空間磁場測定システム1は、測定対象が例えば長尺の鋼管内部、隣接する2つの機器の隙間、又は複雑な形状の物体の近傍など、外部から磁気プローブ装置2を撮影することができない空間であっても、磁気プローブ装置2をかざすことができれば磁気測定が可能になる。従って、本発明によれば、事前準備が容易で測定対象の制約が少ない空間磁場測定システム1を提供することができる。 As described above, according to the spatial magnetic field measurement system 1 of the present invention, by scanning an arbitrary space with the magnetic probe device 2 equipped with the three-axis magnetic sensor 21, it is possible to measure a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the magnetic probe device 2. At this time, the spatial magnetic field measurement system 1 can estimate its own spatial coordinates using the tracking camera 20a and the inertial measurement unit 20b configured integrally with the three-axis magnetic sensor 21, so that external equipment such as a camera for acquiring the spatial coordinates and its setting are not required. In addition, the spatial magnetic field measurement system 1 can perform magnetic measurement even in a space where the magnetic probe device 2 cannot be photographed from the outside, such as the inside of a long steel pipe, the gap between two adjacent devices, or the vicinity of an object with a complex shape, as long as the magnetic probe device 2 can be held up. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a spatial magnetic field measurement system 1 that is easy to prepare in advance and has few restrictions on the measurement object.

1 空間磁場測定システム
2 磁気プローブ装置
3 端末装置
20 自己位置推定部
20a トラッキングカメラ
20b 慣性計測ユニット
21 3軸磁気センサ
30 演算部
33 表示部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Spatial magnetic field measurement system 2 Magnetic probe device 3 Terminal device 20 Self-position estimation unit 20a Tracking camera 20b Inertial measurement unit 21 Three-axis magnetic sensor 30 Calculation unit 33 Display unit

Claims (8)

任意空間を走査可能な磁気プローブ装置と、前記任意空間の空間磁場を表示する端末装置と、を含む空間磁場測定システムであって、
前記磁気プローブ装置は、
1又は複数の3軸磁気センサからなる磁気センサ部と、
前記磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットを含み、前記磁気センサ部の位置及び姿勢を推定する自己位置推定部と、を備え、
前記端末装置は、
前記自己位置推定部の推定値に基づいて前記3軸磁気センサの測定値を変換し、前記磁気センサ部が走査した空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出する演算部と、
前記任意空間の前記3次元磁気ベクトルを表示する表示部と、を備え
前記空間磁場のうち前記空間座標に依存しない磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして前記3次元磁気ベクトルから差し引く、空間磁場測定システム。
A spatial magnetic field measurement system including a magnetic probe device capable of scanning an arbitrary space and a terminal device that displays a spatial magnetic field in the arbitrary space,
The magnetic probe device includes:
A magnetic sensor unit including one or more three-axis magnetic sensors;
a self-position estimation unit including a tracking camera and an inertial measurement unit integrally formed with the magnetic sensor unit, and estimating a position and an attitude of the magnetic sensor unit;
The terminal device
a calculation unit that converts the measurement values of the three-axis magnetic sensor based on the estimated value of the self-position estimation unit and calculates a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the magnetic sensor unit;
A display unit that displays the three-dimensional magnetic vector in the arbitrary space ,
A spatial magnetic field measuring system that subtracts a magnetic vector that is independent of the spatial coordinates from the three-dimensional magnetic vector as a geomagnetic vector .
前記端末装置は、事前に取得した測定対象のオブジェクトデータに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項1に記載の空間磁場測定システム。 The spatial magnetic field measurement system according to claim 1, wherein the terminal device displays the three-dimensional magnetic vector superimposed on the object data of the measurement target that has been acquired in advance. 前記端末装置は、前記トラッキングカメラが取得した測定対象の画像に前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項1に記載の空間磁場測定システム。 The spatial magnetic field measurement system according to claim 1, wherein the terminal device displays the three-dimensional magnetic vector superimposed on an image of the measurement target acquired by the tracking camera. 前記端末装置は、前記自己位置推定部が生成した環境データに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項1に記載の空間磁場測定システム。 The spatial magnetic field measurement system according to claim 1, wherein the terminal device displays the three-dimensional magnetic vector superimposed on the environmental data generated by the self-location estimation unit. 1又は複数の3軸磁気センサからなる磁気センサ部で任意空間を走査する磁気測定工程と、
前記磁気センサ部と一体に構成されたトラッキングカメラ及び慣性計測ユニットにより、前記磁気センサ部の位置及び姿勢を推定する自己位置推定工程と、
前記自己位置推定工程の推定値に基づいて前記3軸磁気センサの測定値を変換し、前記磁気センサ部が走査した空間座標ごとの3次元磁気ベクトルを算出する演算工程と、
前記任意空間の前記3次元磁気ベクトルを表示する表示工程と、を含み、
前記演算工程においては、前記任意空間の空間磁場のうち前記空間座標に依存しない磁気ベクトルを地磁気ベクトルとして前記3次元磁気ベクトルから差し引く、空間磁場測定方法。
a magnetic measurement step of scanning an arbitrary space with a magnetic sensor unit including one or more three-axis magnetic sensors;
a self-position estimation step of estimating a position and an attitude of the magnetic sensor unit by a tracking camera and an inertial measurement unit integrally configured with the magnetic sensor unit;
a calculation step of converting the measurement values of the three-axis magnetic sensor based on the estimated value of the self-position estimation step, and calculating a three-dimensional magnetic vector for each spatial coordinate scanned by the magnetic sensor unit;
A display step of displaying the three-dimensional magnetic vector in the arbitrary space ,
A spatial magnetic field measuring method , wherein in the calculation step, a magnetic vector that is independent of the spatial coordinates among the spatial magnetic fields of the arbitrary space is subtracted from the three-dimensional magnetic vector as a geomagnetic vector .
前記表示工程においては、事前に取得した測定対象のオブジェクトデータに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項に記載の空間磁場測定方法。 6. The spatial magnetic field measuring method according to claim 5 , wherein in the displaying step, the three-dimensional magnetic vector is displayed superimposed on object data of the measurement target obtained in advance. 前記表示工程においては、前記トラッキングカメラが取得した測定対象の画像に前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項に記載の空間磁場測定方法。 6. The spatial magnetic field measuring method according to claim 5 , wherein in the displaying step, the three-dimensional magnetic vector is displayed superimposed on an image of the object to be measured acquired by the tracking camera. 前記表示工程においては、前記自己位置推定工程で生成した環境データに前記3次元磁気ベクトルを重畳して表示する、請求項に記載の空間磁場測定方法。 6. The spatial magnetic field measuring method according to claim 5 , wherein in said displaying step, said three-dimensional magnetic vector is displayed superimposed on the environmental data generated in said self-position estimating step.
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