空間位置特定装置および特定方法
【課題】簡易な構成で容易に対象物の空間位置を特定することができる空間位置特定装置および空間位置特定方法を提供する。
【解決手段】三次元座標系に配置される磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一基準点Ａに配置される第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出し、第二基準点Ｂに配置される第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出し、原点Ｏに配置される第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定する。
【解決手段】三次元座標系に配置される磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一基準点Ａに配置される第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出し、第二基準点Ｂに配置される第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出し、原点Ｏに配置される第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間位置特定装置および特定方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間位置を特定する方法としては、複数のレーザ変位計やカメラ等の計測器を用いて、空間位置を特定したい対象物までの距離を計測することによって、それぞれの計測器の位置関係から対象物の空間座標を決定する方法が一般的に採用されているが、対象物の周辺に障害物が存在している場合には、この方法を採用することができないという問題があった。また、この問題は鏡等による反射を利用して回避することも可能ではあるが、その場合、装置構成が複雑になるとともに装置の設定にさらに時間を要することになってしまうという問題があった。
【０００３】
また従来、空間位置を特定する方法としては、磁気を利用する方法が知られており、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
特許文献１に示されている従来技術では、空間位置を特定したい箇所において磁気マーカーによって磁場（磁界）を発生させた上で、係る磁場を少なくとも３個以上の同一直線上に配置された２軸磁気ベクトルセンサで検出することによって、磁気マーカーの空間位置を特定するようにしている。
【０００４】
しかしながら、係る特許文献１に示されている従来技術では、計測可能領域を２軸磁気ベクトルセンサが配置されている線分を一辺とする直方体内に制限する必要があり、測定範囲が狭い範囲に限られるという課題があった。また、２軸磁気ベクトルを検出して、そこから空間位置の解を導くため、２軸磁気ベクトルセンサの検出精度を確保する必要があり、簡易な装置構成によって、容易に空間位置を特定したいというようなニーズに適用できるものではなかった。
【特許文献１】特開２００３−４４２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で容易に対象物の空間位置を特定することができる空間位置特定装置および空間位置特定方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、前記第一基準点に第一磁界検出器を配置して、かつ、前記第二基準点に第二磁界検出器を配置して、かつ、前記原点に第三磁界検出器を配置して、さらに、前記三次元座標系に磁界発生器を配置して構成され、該磁界発生器によって、前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、前記第一磁界検出器によって、前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、前記第二磁界検出器によって、前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点から前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、前記第三磁界検出器によって、前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、前記磁界発生器の空間位置を特定するものである。
【０００８】
請求項２においては、前記磁界発生器は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、前記磁界を発生させるものである。
【０００９】
請求項３においては、原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、前記三次元座標系に配置される磁界発生器によって、前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、前記第一基準点に配置される前記第一磁界検出器によって、前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、前記第二基準点に配置される前記第二磁界検出器によって、前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点を検出して、前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、前記原点に配置される前記第三磁界検出器によって、前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、前記磁界発生器の空間位置を特定するものである。
【００１０】
請求項４においては、前記磁界発生器は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、前記磁界を発生させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、簡易な構成の空間位置特定装置で、容易に対象物の空間位置を特定することができる。
【００１３】
請求項２においては、複数の対象物の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【００１４】
請求項３においては、簡易な構成の空間位置特定装置を用いた空間位置特定方法によって、容易に対象物の空間位置を特定することができる。
【００１５】
請求項４においては、複数の対象物の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成について、図１〜図４を用いて説明をする。
図１は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成を示す斜視図、図２は本発明の一実施例に係る磁界発生器による磁界の発生状況を示す模式図、図３は本発明の一実施例に係る磁界発生器の設置状況を示す模式図、図４は本発明の一実施例に係る磁界検出器の全体構成を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１は、磁界発生器２と、該磁界発生器２によって発生させた磁界を検出するための３つの磁界検出器である第一磁界検出器３、第二磁界検出器４、および第三磁界検出器５とによって構成されている。
【００１８】
磁界発生器２は、その内部に備える磁石によって磁界Ｇを発生させることができる装置である。図２に示す如く、本発明の一実施例に係る磁界発生器２では、その内部に図示しない電磁石を備える構成としており、電磁石に通電がなされるときだけ磁界Ｇを発生させることができる構成としている。ここで、電磁石のコイルの巻線方向とコイルに対する電流の通電方向が定まれば、右ネジの法則により決まった方向がＮ極およびＳ極となる磁界Ｇを発生させることができる。尚、本発明の一実施例に係る磁界発生器２では、Ｚ軸と平行な向きにＺ軸の負方向をＮ極とする磁界Ｇを発生させる構成としているが、本発明に係る磁界発生器の構成をこれに限定するものではなく、例えば、Ｚ軸と平行な向きにＺ軸の正方向をＮ極とする磁界Ｇを発生させる構成とすることも可能である。
【００１９】
また、磁界発生器２によって発生された磁界Ｇには、最も磁束密度が高くなっている点Ｃが形成される。各磁界検出器３・４・５によって、係る点Ｃを目標として磁界Ｇが検出される（以後、係る点Ｃを発生点Ｃと記載する）。
【００２０】
図１および図３に示す如く、また、磁界発生器２は、空間位置を特定する対象となる対象物６に対して、図示しないクランプ機構等によって付設されるものである。
そして、対象物６の空間位置の特定を所望する点Ｄ（以下、特定点Ｄと呼ぶ）と、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃとの位置関係を予め知得しておき、発生点Ｃの空間位置を特定することによって、発生点Ｃの空間位置に基づいて特定点Ｄの空間位置を特定する構成としている。
【００２１】
図４に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１に備えられる３つの磁界検出器である第一磁界検出器３、第二磁界検出器４、第三磁界検出器５は、装置構成は全て共通しており、それぞれに方位磁針３ａ・４ａ・５ａ、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂ、ロータリーポテンショメータ３ｃ・４ｃ・５ｃを備えている。
【００２２】
方位磁針３ａ・４ａ・５ａは、磁性を帯びた菱形状の平板金属部材であり、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂによって、回転可能に支持される構成としている。そして、方位磁針３ａ・４ａ・５ａの一方の先端部はＮ極を形成し、他方の先端部はＳ極を形成している。これにより、方位磁針３ａ・４ａ・５ａに対して、Ｎ極の極性を有する磁界が接近すると、方位磁針３ａ・４ａ・５ａのＳ極がその磁界の方向を指し示すように回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂを中心として回転する。
【００２３】
尚、本実施例では、磁界発生器２のＮ極側に磁界Ｇの発生点Ｃが形成される例を例示しているが、本発明に係る空間位置特定装置の構成をこれに限定するものではなく、磁界発生器２のＳ極側に磁界Ｇの発生点Ｃが形成される構成とし、方位磁針３ａ・４ａ・５ａのＮ極がその磁界の方向を指し示すように回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂを中心として回転する構成とすることも可能である。
【００２４】
ロータリーポテンショメータ３ｃ・４ｃ・５ｃは、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂの回転角度を検出することができる装置であり、即ち、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂに支持される方位磁針３ａ・４ａ・５ａの向きを回転角度として検出することができるものである。
尚、本実施例で示す磁界検出器は、方位磁針と回転軸とロータリーポテンショメータからなる回転機構部を有し、方位磁針の向きによって、磁界の向きを検出する構成としているが、磁界検出器の構成はこれに限定するものではなく、例えば、回転機構部を有していない構成の２軸磁気ベクトルセンサ等を磁界検出器として採用することも可能である。
【００２５】
ここで、各磁界検出器３・４・５の配置について説明をする。
図１および図４に示す如く、第一磁界検出器３は、回転軸３ｂがＺ軸と平行に点Ａを通過する位置に配置され、方位磁針３ａが点Ａを中心としてＸＹ平面上を回転することができるように構成されている。また、第二磁界検出器４は、回転軸４ｂがＺ軸と平行に点Ｂを通過する位置に配置され、方位磁針４ａが点Ｂを中心としてＸＹ平面上を回転することができるように構成されている。ここで、点Ａと点Ｂは、原点Ｏに対して点対称となるように、いずれも原点Ｏから距離Ｐだけ離れた位置に配設される構成としている。つまり、点Ａの三次元座標は（Ｐ，０，０）であり、点Ｂの三次元座標は（−Ｐ，０，０）としている。
【００２６】
そして、第三磁界検出器５は、回転軸５ｂがＸ軸上に配置され、方位磁針５ａが原点Ｏを中心としてＹＺ平面上を回転することができるように構成されている。尚、原点Ｏの三次元座標は（０，０，０）である。
【００２７】
このような構成により、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面上に投影した点Ｃ１を第一磁界検出器３および第二磁界検出器４によって検出することができ、さらに、発生点ＣをＹＺ平面上に投影した点Ｃ２を第三磁界検出器５によって検出することが可能となる。尚、本実施例で示すＸＹＺ座標系は、ＸＹ平面が水平面を構成し、Ｚ軸の正方向が鉛直上向きとなる三次元座標系を例示して説明をしているが、これに限定するものではなく、設定した三次元座標系における磁界発生器２および各磁界検出器３・４・５の相対的な位置関係が本実施例の構成と一致していれば、設定した三次元座標系の向きに関係なく本発明を適用することが可能である。
【００２８】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１は、原点Ｏにおいて互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、Ｘ軸上に原点Ｏに対して点対称となる２点である第一基準点Ａおよび第二基準点Ｂが設定される三次元座標系において、第一基準点Ａに第一磁界検出器３を配置して、かつ、第二基準点Ｂに第二磁界検出器４を配置して、かつ、原点Ｏに第三磁界検出器５を配置して、さらに、三次元座標系に磁界発生器２を配置して構成され、該磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出して、かつ、第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出して、さらに、第一基準線Ｌ１と第二基準線Ｌ２との交点から点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）を検出しつつ、第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、第三基準線Ｌ３上の点であって、そのＹ座標が、検出された点Ｃ１のＹ座標（ｑ）と一致する点のＺ座標から、点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出して、磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定するものである。
このような構成により、簡易な構成の空間位置特定装置１で、容易に対象物６の空間位置を特定することができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法について、図１および図５〜図８を用いて説明をする。
図５は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明する作業フロー図、図６は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するα方向矢視（ＸＹ平面）図、図７は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するβ方向矢視（ＹＺ平面）図、図８は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による複数位置の空間位置特定方法を説明する斜視図である。
【００３０】
図１に示す配置状態において、図５に示すフロー図に沿って本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１による空間位置特定方法が実施される。
図５に示す如く、まず始めに、三次元座標系に配置された磁界発生器２に通電がなされると、Ｚ軸と平行な向きの磁界であって、Ｎ極がＺ軸の負方向となる磁界Ｇが発生される（ＳＴＥＰ−１）。
【００３１】
すると、図６に示す如く、点Ａ、点Ｂに配設された各方位磁針３ａ・４ａによって磁界Ｇ（発生点Ｃ）が検出されるため、各方位磁針３ａ・４ａのＳ極が発生点Ｃに向くようにして回転する（ＳＴＥＰ−２）。そしてこのとき、第一磁界検出器３のロータリーポテンショメータ３ｃによって、点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１が検出され、かつ、第二磁界検出器４のロータリーポテンショメータ４ｃによって、点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２が検出される（ＳＴＥＰ−３）。
【００３２】
ここで、第一基準線Ｌ１は、ｘ、ｙおよびθ１の関数として以下の数式１で表すことができ、また第二基準線Ｌ２は、ｘ、ｙおよびθ２の関数として以下の数式２で表すことができる。
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
そして、磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１の座標は、数式１、２を連立させて解くことによって、各基準線Ｌ１・Ｌ２の交点として検出される（ＳＴＥＰ−４）。ここで、交点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）は、以下の数式３、４によって求めることができる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
また、図７に示す如く、第一磁界検出器３および第二磁界検出器４による交点Ｃ１の検出と同時に、原点Ｏに配設された第三磁界検出器５の方位磁針５ａによって磁界Ｇ（発生点Ｃ）が検出されるため、方位磁針５ａのＳ極が発生点Ｃに向くように回転する（ＳＴＥＰ−２）。そしてこのとき、第三磁界検出器５のロータリーポテンショメータ５ｃによって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＸ軸と成す角度である第三角度θ３が検出される。
【００３９】
そして、先述の如く求めた交点Ｃ１のＹ座標（ｑ）からＹＺ平面上にｙ＝ｑの直線を設定し、第三基準線Ｌ３と、ｙ＝ｑの直線との交点から、磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出することができる（ＳＴＥＰ−５）。ここで、交点Ｃ２のＺ座標（ｒ）は、以下の数式５によって求めることができる。
【００４０】
【数５】
【００４１】
これにより、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出することができる。そして、検出された発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）に基づいて、所望する特定点Ｄの三次元座標（即ち、空間位置）を特定することができる。
以上のようにして、一連の本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１による空間位置特定方法が実施される。
【００４２】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定方法においては、原点Ｏにおいて互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、Ｘ軸上に原点Ｏに対して点対称となる２点である第一基準点Ａおよび第二基準点Ｂが設定される三次元座標系において、該三次元座標系に配置される磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一基準点Ａに配置される第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出して、かつ、第二基準点Ｂに配置される第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出して、さらに、第一基準線Ｌ１と第二基準線Ｌ２との交点から点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）を検出しつつ、原点Ｏに配置される第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、第三基準線Ｌ３上の点であって、そのＹ座標が、検出された点Ｃ１のＹ座標（ｑ）と一致する点のＺ座標から、点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出して、磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定するものである。
このような構成により、簡易な構成の空間位置特定装置１による空間位置特定方法で、容易に対象物６の空間位置を特定することができる。
【００４３】
また、図８に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１を用いた空間位置特定方法では、複数（本実施例では二個）の対象物６・１６が存在する場合であっても、一度の特定作業で全ての対象物の空間位置を特定することができる。尚、本実施例では、対象物の個数が二個である場合を例示しているが、所望する特定点の個数だけ磁界発生器を準備すれば、対象物の個数が三個以上である場合であっても、空間位置を特定することが可能である。
【００４４】
この場合、例えば、まず対象物６に付設された磁界発生器２のみに通電し、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃの空間位置（即ち、三次元座標（ｐ１，ｑ１，ｒ１））を特定して、特定点Ｄの空間位置を特定した後、次に対象物１６に付設された磁界発生器１２のみに通電して、磁界発生器１２による磁界の発生点Ｅの空間位置（即ち、三次元座標（ｐ２，ｑ２，ｒ２））を特定して、特定点Ｆの空間位置を特定する構成としている。
【００４５】
つまり、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１では、複数の対象物（例えば、対象物６・１６）が存在している場合でも、通電する磁界発生器（例えば、磁界発生器２・１２）を順次切替えていくことによって、各磁界検出器３・４・５の配置構成等には手を加えることなく、一度の特定作業で容易に複数の対象物の空間位置を特定することができる。
【００４６】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定方法に用いられる空間位置特定装置１が有する磁界発生器２は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、磁界Ｇを発生させるものである。
このような構成により、複数の対象物６・１６の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施例に係る磁界発生器による磁界の発生状況を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例に係る磁界発生器の設置状況を示す模式図。
【図４】本発明の一実施例に係る磁界検出器の全体構成を示す斜視図。
【図５】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明する作業フロー図。
【図６】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するα方向矢視（ＸＹ平面）図。
【図７】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するβ方向矢視（ＹＺ平面）図。
【図８】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による複数位置の空間位置特定方法を説明する斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 空間位置特定装置
２ 磁界発生器
３ 第一磁界検出器
４ 第二磁界検出器
５ 第三磁界検出器
６ 対象物
Ｏ 原点
Ａ 第一基準点
Ｂ 第二基準点
Ｃ 発生点
Ｄ 特定点
Ｇ 磁界
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間位置特定装置および特定方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間位置を特定する方法としては、複数のレーザ変位計やカメラ等の計測器を用いて、空間位置を特定したい対象物までの距離を計測することによって、それぞれの計測器の位置関係から対象物の空間座標を決定する方法が一般的に採用されているが、対象物の周辺に障害物が存在している場合には、この方法を採用することができないという問題があった。また、この問題は鏡等による反射を利用して回避することも可能ではあるが、その場合、装置構成が複雑になるとともに装置の設定にさらに時間を要することになってしまうという問題があった。
【０００３】
また従来、空間位置を特定する方法としては、磁気を利用する方法が知られており、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
特許文献１に示されている従来技術では、空間位置を特定したい箇所において磁気マーカーによって磁場（磁界）を発生させた上で、係る磁場を少なくとも３個以上の同一直線上に配置された２軸磁気ベクトルセンサで検出することによって、磁気マーカーの空間位置を特定するようにしている。
【０００４】
しかしながら、係る特許文献１に示されている従来技術では、計測可能領域を２軸磁気ベクトルセンサが配置されている線分を一辺とする直方体内に制限する必要があり、測定範囲が狭い範囲に限られるという課題があった。また、２軸磁気ベクトルを検出して、そこから空間位置の解を導くため、２軸磁気ベクトルセンサの検出精度を確保する必要があり、簡易な装置構成によって、容易に空間位置を特定したいというようなニーズに適用できるものではなかった。
【特許文献１】特開２００３−４４２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で容易に対象物の空間位置を特定することができる空間位置特定装置および空間位置特定方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、前記第一基準点に第一磁界検出器を配置して、かつ、前記第二基準点に第二磁界検出器を配置して、かつ、前記原点に第三磁界検出器を配置して、さらに、前記三次元座標系に磁界発生器を配置して構成され、該磁界発生器によって、前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、前記第一磁界検出器によって、前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、前記第二磁界検出器によって、前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点から前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、前記第三磁界検出器によって、前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、前記磁界発生器の空間位置を特定するものである。
【０００８】
請求項２においては、前記磁界発生器は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、前記磁界を発生させるものである。
【０００９】
請求項３においては、原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、前記三次元座標系に配置される磁界発生器によって、前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、前記第一基準点に配置される前記第一磁界検出器によって、前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、前記第二基準点に配置される前記第二磁界検出器によって、前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点を検出して、前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、前記原点に配置される前記第三磁界検出器によって、前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、前記磁界発生器の空間位置を特定するものである。
【００１０】
請求項４においては、前記磁界発生器は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、前記磁界を発生させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、簡易な構成の空間位置特定装置で、容易に対象物の空間位置を特定することができる。
【００１３】
請求項２においては、複数の対象物の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【００１４】
請求項３においては、簡易な構成の空間位置特定装置を用いた空間位置特定方法によって、容易に対象物の空間位置を特定することができる。
【００１５】
請求項４においては、複数の対象物の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成について、図１〜図４を用いて説明をする。
図１は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成を示す斜視図、図２は本発明の一実施例に係る磁界発生器による磁界の発生状況を示す模式図、図３は本発明の一実施例に係る磁界発生器の設置状況を示す模式図、図４は本発明の一実施例に係る磁界検出器の全体構成を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１は、磁界発生器２と、該磁界発生器２によって発生させた磁界を検出するための３つの磁界検出器である第一磁界検出器３、第二磁界検出器４、および第三磁界検出器５とによって構成されている。
【００１８】
磁界発生器２は、その内部に備える磁石によって磁界Ｇを発生させることができる装置である。図２に示す如く、本発明の一実施例に係る磁界発生器２では、その内部に図示しない電磁石を備える構成としており、電磁石に通電がなされるときだけ磁界Ｇを発生させることができる構成としている。ここで、電磁石のコイルの巻線方向とコイルに対する電流の通電方向が定まれば、右ネジの法則により決まった方向がＮ極およびＳ極となる磁界Ｇを発生させることができる。尚、本発明の一実施例に係る磁界発生器２では、Ｚ軸と平行な向きにＺ軸の負方向をＮ極とする磁界Ｇを発生させる構成としているが、本発明に係る磁界発生器の構成をこれに限定するものではなく、例えば、Ｚ軸と平行な向きにＺ軸の正方向をＮ極とする磁界Ｇを発生させる構成とすることも可能である。
【００１９】
また、磁界発生器２によって発生された磁界Ｇには、最も磁束密度が高くなっている点Ｃが形成される。各磁界検出器３・４・５によって、係る点Ｃを目標として磁界Ｇが検出される（以後、係る点Ｃを発生点Ｃと記載する）。
【００２０】
図１および図３に示す如く、また、磁界発生器２は、空間位置を特定する対象となる対象物６に対して、図示しないクランプ機構等によって付設されるものである。
そして、対象物６の空間位置の特定を所望する点Ｄ（以下、特定点Ｄと呼ぶ）と、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃとの位置関係を予め知得しておき、発生点Ｃの空間位置を特定することによって、発生点Ｃの空間位置に基づいて特定点Ｄの空間位置を特定する構成としている。
【００２１】
図４に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１に備えられる３つの磁界検出器である第一磁界検出器３、第二磁界検出器４、第三磁界検出器５は、装置構成は全て共通しており、それぞれに方位磁針３ａ・４ａ・５ａ、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂ、ロータリーポテンショメータ３ｃ・４ｃ・５ｃを備えている。
【００２２】
方位磁針３ａ・４ａ・５ａは、磁性を帯びた菱形状の平板金属部材であり、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂによって、回転可能に支持される構成としている。そして、方位磁針３ａ・４ａ・５ａの一方の先端部はＮ極を形成し、他方の先端部はＳ極を形成している。これにより、方位磁針３ａ・４ａ・５ａに対して、Ｎ極の極性を有する磁界が接近すると、方位磁針３ａ・４ａ・５ａのＳ極がその磁界の方向を指し示すように回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂを中心として回転する。
【００２３】
尚、本実施例では、磁界発生器２のＮ極側に磁界Ｇの発生点Ｃが形成される例を例示しているが、本発明に係る空間位置特定装置の構成をこれに限定するものではなく、磁界発生器２のＳ極側に磁界Ｇの発生点Ｃが形成される構成とし、方位磁針３ａ・４ａ・５ａのＮ極がその磁界の方向を指し示すように回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂを中心として回転する構成とすることも可能である。
【００２４】
ロータリーポテンショメータ３ｃ・４ｃ・５ｃは、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂの回転角度を検出することができる装置であり、即ち、回転軸３ｂ・４ｂ・５ｂに支持される方位磁針３ａ・４ａ・５ａの向きを回転角度として検出することができるものである。
尚、本実施例で示す磁界検出器は、方位磁針と回転軸とロータリーポテンショメータからなる回転機構部を有し、方位磁針の向きによって、磁界の向きを検出する構成としているが、磁界検出器の構成はこれに限定するものではなく、例えば、回転機構部を有していない構成の２軸磁気ベクトルセンサ等を磁界検出器として採用することも可能である。
【００２５】
ここで、各磁界検出器３・４・５の配置について説明をする。
図１および図４に示す如く、第一磁界検出器３は、回転軸３ｂがＺ軸と平行に点Ａを通過する位置に配置され、方位磁針３ａが点Ａを中心としてＸＹ平面上を回転することができるように構成されている。また、第二磁界検出器４は、回転軸４ｂがＺ軸と平行に点Ｂを通過する位置に配置され、方位磁針４ａが点Ｂを中心としてＸＹ平面上を回転することができるように構成されている。ここで、点Ａと点Ｂは、原点Ｏに対して点対称となるように、いずれも原点Ｏから距離Ｐだけ離れた位置に配設される構成としている。つまり、点Ａの三次元座標は（Ｐ，０，０）であり、点Ｂの三次元座標は（−Ｐ，０，０）としている。
【００２６】
そして、第三磁界検出器５は、回転軸５ｂがＸ軸上に配置され、方位磁針５ａが原点Ｏを中心としてＹＺ平面上を回転することができるように構成されている。尚、原点Ｏの三次元座標は（０，０，０）である。
【００２７】
このような構成により、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面上に投影した点Ｃ１を第一磁界検出器３および第二磁界検出器４によって検出することができ、さらに、発生点ＣをＹＺ平面上に投影した点Ｃ２を第三磁界検出器５によって検出することが可能となる。尚、本実施例で示すＸＹＺ座標系は、ＸＹ平面が水平面を構成し、Ｚ軸の正方向が鉛直上向きとなる三次元座標系を例示して説明をしているが、これに限定するものではなく、設定した三次元座標系における磁界発生器２および各磁界検出器３・４・５の相対的な位置関係が本実施例の構成と一致していれば、設定した三次元座標系の向きに関係なく本発明を適用することが可能である。
【００２８】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１は、原点Ｏにおいて互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、Ｘ軸上に原点Ｏに対して点対称となる２点である第一基準点Ａおよび第二基準点Ｂが設定される三次元座標系において、第一基準点Ａに第一磁界検出器３を配置して、かつ、第二基準点Ｂに第二磁界検出器４を配置して、かつ、原点Ｏに第三磁界検出器５を配置して、さらに、三次元座標系に磁界発生器２を配置して構成され、該磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出して、かつ、第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出して、さらに、第一基準線Ｌ１と第二基準線Ｌ２との交点から点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）を検出しつつ、第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、第三基準線Ｌ３上の点であって、そのＹ座標が、検出された点Ｃ１のＹ座標（ｑ）と一致する点のＺ座標から、点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出して、磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定するものである。
このような構成により、簡易な構成の空間位置特定装置１で、容易に対象物６の空間位置を特定することができる。
【００２９】
次に、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法について、図１および図５〜図８を用いて説明をする。
図５は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明する作業フロー図、図６は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するα方向矢視（ＸＹ平面）図、図７は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するβ方向矢視（ＹＺ平面）図、図８は本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による複数位置の空間位置特定方法を説明する斜視図である。
【００３０】
図１に示す配置状態において、図５に示すフロー図に沿って本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１による空間位置特定方法が実施される。
図５に示す如く、まず始めに、三次元座標系に配置された磁界発生器２に通電がなされると、Ｚ軸と平行な向きの磁界であって、Ｎ極がＺ軸の負方向となる磁界Ｇが発生される（ＳＴＥＰ−１）。
【００３１】
すると、図６に示す如く、点Ａ、点Ｂに配設された各方位磁針３ａ・４ａによって磁界Ｇ（発生点Ｃ）が検出されるため、各方位磁針３ａ・４ａのＳ極が発生点Ｃに向くようにして回転する（ＳＴＥＰ−２）。そしてこのとき、第一磁界検出器３のロータリーポテンショメータ３ｃによって、点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１が検出され、かつ、第二磁界検出器４のロータリーポテンショメータ４ｃによって、点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２が検出される（ＳＴＥＰ−３）。
【００３２】
ここで、第一基準線Ｌ１は、ｘ、ｙおよびθ１の関数として以下の数式１で表すことができ、また第二基準線Ｌ２は、ｘ、ｙおよびθ２の関数として以下の数式２で表すことができる。
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
そして、磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１の座標は、数式１、２を連立させて解くことによって、各基準線Ｌ１・Ｌ２の交点として検出される（ＳＴＥＰ−４）。ここで、交点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）は、以下の数式３、４によって求めることができる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
【数４】
【００３８】
また、図７に示す如く、第一磁界検出器３および第二磁界検出器４による交点Ｃ１の検出と同時に、原点Ｏに配設された第三磁界検出器５の方位磁針５ａによって磁界Ｇ（発生点Ｃ）が検出されるため、方位磁針５ａのＳ極が発生点Ｃに向くように回転する（ＳＴＥＰ−２）。そしてこのとき、第三磁界検出器５のロータリーポテンショメータ５ｃによって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＸ軸と成す角度である第三角度θ３が検出される。
【００３９】
そして、先述の如く求めた交点Ｃ１のＹ座標（ｑ）からＹＺ平面上にｙ＝ｑの直線を設定し、第三基準線Ｌ３と、ｙ＝ｑの直線との交点から、磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出することができる（ＳＴＥＰ−５）。ここで、交点Ｃ２のＺ座標（ｒ）は、以下の数式５によって求めることができる。
【００４０】
【数５】
【００４１】
これにより、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出することができる。そして、検出された発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）に基づいて、所望する特定点Ｄの三次元座標（即ち、空間位置）を特定することができる。
以上のようにして、一連の本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１による空間位置特定方法が実施される。
【００４２】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定方法においては、原点Ｏにおいて互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、Ｘ軸上に原点Ｏに対して点対称となる２点である第一基準点Ａおよび第二基準点Ｂが設定される三次元座標系において、該三次元座標系に配置される磁界発生器２によって、Ｚ軸と平行な向きに磁界Ｇを発生させて、第一基準点Ａに配置される第一磁界検出器３によって、第一基準点Ａと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第一基準線Ｌ１がＸ軸と成す角度である第一角度θ１を検出して、かつ、第二基準点Ｂに配置される第二磁界検出器４によって、第二基準点Ｂと磁界Ｇの発生点ＣをＸＹ平面に投影した点Ｃ１とを通る直線である第二基準線Ｌ２がＸ軸と成す角度である第二角度θ２を検出して、さらに、第一基準線Ｌ１と第二基準線Ｌ２との交点から点Ｃ１のＸＹ座標（ｐ，ｑ）を検出しつつ、原点Ｏに配置される第三磁界検出器５によって、原点Ｏと磁界Ｇの発生点ＣをＹＺ平面に投影した点Ｃ２とを通る直線である第三基準線Ｌ３がＹ軸と成す角度である第三角度θ３を検出して、第三基準線Ｌ３上の点であって、そのＹ座標が、検出された点Ｃ１のＹ座標（ｑ）と一致する点のＺ座標から、点Ｃ２のＺ座標（ｒ）を検出して、磁界Ｇの発生点Ｃの三次元座標（ｐ，ｑ，ｒ）を検出して、磁界発生器２の空間位置を特定するものである。
このような構成により、簡易な構成の空間位置特定装置１による空間位置特定方法で、容易に対象物６の空間位置を特定することができる。
【００４３】
また、図８に示す如く、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１を用いた空間位置特定方法では、複数（本実施例では二個）の対象物６・１６が存在する場合であっても、一度の特定作業で全ての対象物の空間位置を特定することができる。尚、本実施例では、対象物の個数が二個である場合を例示しているが、所望する特定点の個数だけ磁界発生器を準備すれば、対象物の個数が三個以上である場合であっても、空間位置を特定することが可能である。
【００４４】
この場合、例えば、まず対象物６に付設された磁界発生器２のみに通電し、磁界発生器２による磁界Ｇの発生点Ｃの空間位置（即ち、三次元座標（ｐ１，ｑ１，ｒ１））を特定して、特定点Ｄの空間位置を特定した後、次に対象物１６に付設された磁界発生器１２のみに通電して、磁界発生器１２による磁界の発生点Ｅの空間位置（即ち、三次元座標（ｐ２，ｑ２，ｒ２））を特定して、特定点Ｆの空間位置を特定する構成としている。
【００４５】
つまり、本発明の一実施例に係る空間位置特定装置１では、複数の対象物（例えば、対象物６・１６）が存在している場合でも、通電する磁界発生器（例えば、磁界発生器２・１２）を順次切替えていくことによって、各磁界検出器３・４・５の配置構成等には手を加えることなく、一度の特定作業で容易に複数の対象物の空間位置を特定することができる。
【００４６】
即ち、本発明の一実施例に係る空間位置特定方法に用いられる空間位置特定装置１が有する磁界発生器２は、電磁石を備え、該電磁石に通電されるときに、磁界Ｇを発生させるものである。
このような構成により、複数の対象物６・１６の空間位置を一度の特定作業で特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置の全体構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施例に係る磁界発生器による磁界の発生状況を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例に係る磁界発生器の設置状況を示す模式図。
【図４】本発明の一実施例に係る磁界検出器の全体構成を示す斜視図。
【図５】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明する作業フロー図。
【図６】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するα方向矢視（ＸＹ平面）図。
【図７】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による空間位置特定方法を説明するβ方向矢視（ＹＺ平面）図。
【図８】本発明の一実施例に係る空間位置特定装置による複数位置の空間位置特定方法を説明する斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１ 空間位置特定装置
２ 磁界発生器
３ 第一磁界検出器
４ 第二磁界検出器
５ 第三磁界検出器
６ 対象物
Ｏ 原点
Ａ 第一基準点
Ｂ 第二基準点
Ｃ 発生点
Ｄ 特定点
Ｇ 磁界
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、
前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、
前記第一基準点に第一磁界検出器を配置して、かつ、
前記第二基準点に第二磁界検出器を配置して、かつ、
前記原点に第三磁界検出器を配置して、さらに、
前記三次元座標系に磁界発生器を配置して構成され、
該磁界発生器によって、
前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、
前記第一磁界検出器によって、
前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、
前記第二磁界検出器によって、
前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、
さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点から前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、
前記第三磁界検出器によって、
前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、
前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、
前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、
前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、
前記磁界発生器の空間位置を特定する、
ことを特徴とする空間位置特定装置。
【請求項２】
前記磁界発生器は、
電磁石を備え、
該電磁石に通電されるときに、
前記磁界を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の空間位置特定装置。
【請求項３】
原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、
前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、
前記三次元座標系に配置される磁界発生器によって、
前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、
前記第一基準点に配置される前記第一磁界検出器によって、
前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、
前記第二基準点に配置される前記第二磁界検出器によって、
前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、
さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点を検出して、
前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、
前記原点に配置される前記第三磁界検出器によって、
前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、
前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、
前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、
前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、
前記磁界発生器の空間位置を特定する、
ことを特徴とする空間位置特定方法。
【請求項４】
前記磁界発生器は、
電磁石を備え、
該電磁石に通電されるときに、
前記磁界を発生させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の空間位置特定方法。
【請求項１】
原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、
前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、
前記第一基準点に第一磁界検出器を配置して、かつ、
前記第二基準点に第二磁界検出器を配置して、かつ、
前記原点に第三磁界検出器を配置して、さらに、
前記三次元座標系に磁界発生器を配置して構成され、
該磁界発生器によって、
前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、
前記第一磁界検出器によって、
前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、
前記第二磁界検出器によって、
前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、
さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点から前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、
前記第三磁界検出器によって、
前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、
前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、
前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、
前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、
前記磁界発生器の空間位置を特定する、
ことを特徴とする空間位置特定装置。
【請求項２】
前記磁界発生器は、
電磁石を備え、
該電磁石に通電されるときに、
前記磁界を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の空間位置特定装置。
【請求項３】
原点において互いに直交する３軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって規定され、
前記Ｘ軸上に前記原点に対して点対称となる２点である第一基準点および第二基準点が設定される三次元座標系において、
前記三次元座標系に配置される磁界発生器によって、
前記Ｚ軸と平行な向きに磁界を発生させて、
前記第一基準点に配置される前記第一磁界検出器によって、
前記第一基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第一基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第一角度を検出して、かつ、
前記第二基準点に配置される前記第二磁界検出器によって、
前記第二基準点と前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点とを通る直線である第二基準線が前記Ｘ軸と成す角度である第二角度を検出して、
さらに、前記第一基準線と前記第二基準線との交点を検出して、
前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＸＹ座標を検出しつつ、
前記原点に配置される前記第三磁界検出器によって、
前記原点と前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点とを通る直線である第三基準線が前記Ｙ軸と成す角度である第三角度を検出して、
前記第三基準線上の点であって、そのＹ座標が、検出された前記磁界の発生点をＸＹ平面に投影した点のＹ座標と一致する点のＺ座標から、
前記磁界の発生点をＹＺ平面に投影した点のＺ座標を検出して、
前記磁界の発生点の三次元座標を検出して、
前記磁界発生器の空間位置を特定する、
ことを特徴とする空間位置特定方法。
【請求項４】
前記磁界発生器は、
電磁石を備え、
該電磁石に通電されるときに、
前記磁界を発生させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の空間位置特定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３９４３６（Ｐ２０１０−１３９４３６Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１７２８８（Ｐ２００８−３１７２８８）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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