【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電磁導(dǎo)航領(lǐng)域，特別是涉及一種磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)、方法和裝置。
技術(shù)介紹
1、電磁導(dǎo)航系統(tǒng)(emts)是主流手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)方案之一，其中最典型的emts的基本原理是通過(guò)場(chǎng)發(fā)射器產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)，通過(guò)磁傳感器探測(cè)該時(shí)變磁場(chǎng)后，進(jìn)行磁傳感器的位姿解算。磁傳感器的類(lèi)型有很多，如利用電磁感應(yīng)原理的線圈傳感器，利用霍爾原理、磁阻原理的mems(微機(jī)電系統(tǒng))磁傳感器芯片等。其中，mems磁傳感器由于其尺寸小、精度高、可直接輸出三軸磁場(chǎng)矢量數(shù)字信號(hào)、功耗低、易于集成和無(wú)線應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，目前得到越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。
2、然而，磁傳感器測(cè)量三維磁場(chǎng)矢量時(shí)存在一些誤差，因此需要對(duì)磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定，從而校正誤差。目前常見(jiàn)的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，是由三組相互正交的電磁線圈構(gòu)成。通過(guò)精確控制線圈電流，標(biāo)定系統(tǒng)可以產(chǎn)生各種方向的工作磁場(chǎng)，從而進(jìn)行磁傳感器的測(cè)量和標(biāo)定。其中，工作磁場(chǎng)是在一定范圍內(nèi)的近似均勻磁場(chǎng)。由于工作磁場(chǎng)是三組電磁線圈共同作用的結(jié)果，在調(diào)整工作磁場(chǎng)時(shí)，通常需要分別精準(zhǔn)控制三組電磁線圈的電流強(qiáng)度，從而工作磁場(chǎng)的控制具有至少三個(gè)不確定度。
3、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在控制工作磁場(chǎng)對(duì)磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，具有較多的不確定度，從而無(wú)法精準(zhǔn)地控制工作磁場(chǎng)，導(dǎo)致磁傳感器標(biāo)定精度低的問(wèn)題，目前還沒(méi)有提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)、方法和裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在控制工作磁場(chǎng)對(duì)磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)
2、第一個(gè)方面，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，所述標(biāo)定系統(tǒng)包括：磁源組件和旋轉(zhuǎn)組件；
3、所述磁源組件用于提供工作磁場(chǎng)，且所述磁源組件與所述旋轉(zhuǎn)組件連接；
4、所述旋轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)動(dòng)所述磁源組件旋轉(zhuǎn)，以使所述磁源組件能夠處于至少兩個(gè)角度位置；
5、所述磁源組件的旋轉(zhuǎn)中心軸處于所述工作磁場(chǎng)內(nèi)部，在所述旋轉(zhuǎn)組件驅(qū)動(dòng)所述磁源組件旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，所述磁源組件的各部件間的位姿關(guān)系相對(duì)固定。
6、在其中的一些實(shí)施例中，所述磁源組件包括兩個(gè)電磁線圈，兩個(gè)所述電磁線圈的中心軸線重合，且兩個(gè)所述電磁線圈間的位姿關(guān)系相對(duì)固定；
7、或者，所述磁源組件包括多個(gè)永磁體，多個(gè)所述永磁體呈圓周陣列分布，且多個(gè)所述永磁體間的位姿關(guān)系相對(duì)固定。
8、在其中的一些實(shí)施例中，所述磁源組件的旋轉(zhuǎn)中心軸處于所述工作磁場(chǎng)的中心，且與所述工作磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向垂直。
9、在其中的一些實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)和驅(qū)動(dòng)件；
10、所述驅(qū)動(dòng)件與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，且所述驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，以使所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)能夠處于至少兩個(gè)角度位置；
11、所述磁源組件固定安裝于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。
12、在其中的一些實(shí)施例中，所述磁源組件包括兩個(gè)電磁線圈，兩個(gè)所述電磁線圈與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，且兩個(gè)所述電磁線圈對(duì)稱(chēng)分布于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)；
13、或者，所述磁源組件包括多個(gè)永磁體，多個(gè)所述永磁體與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，且多個(gè)所述永磁體均勻分布于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心軸的周側(cè)。
14、在其中的一些實(shí)施例中，所述標(biāo)定系統(tǒng)還包括：容納組件；
15、所述容納組件用于提供能夠容納被標(biāo)定物的容納腔體，所述容納腔體被所述工作磁場(chǎng)覆蓋。
16、第二個(gè)方面，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種磁傳感器標(biāo)定方法，應(yīng)用于第一個(gè)方面中所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，所述標(biāo)定方法包括：
17、控制磁源組件分別處于至少兩個(gè)角度位置，并當(dāng)所述磁源組件處于每個(gè)所述角度位置時(shí)，通過(guò)磁傳感器對(duì)所述磁源組件提供的工作磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到每個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；其中，不同所述角度位置的切換由旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)所述磁源組件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；
18、根據(jù)各個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定。
19、在其中的一些實(shí)施例中，所述磁源組件包括兩個(gè)電磁線圈；
20、所述通過(guò)磁傳感器對(duì)所述磁源組件提供的工作磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，包括：
21、向所述磁源組件提供第一電流，通過(guò)所述磁傳感器對(duì)所述工作磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到正向磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；
22、向所述磁源組件提供第二電流，通過(guò)所述磁傳感器對(duì)所述工作磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到反向磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；
23、其中，所述第一電流和所述第二電流的強(qiáng)度相同且方向相反。
24、在其中的一些實(shí)施例中，所述根據(jù)各個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定，包括：
25、根據(jù)每個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)中的正向磁場(chǎng)數(shù)據(jù)和反向磁場(chǎng)數(shù)據(jù)間的差值，確定每個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；
26、根據(jù)各個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定。
27、在其中的一些實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)角度位置包括至少兩組角度位置，每組角度位置包括相差180°的兩個(gè)角度位置。
28、在其中的一些實(shí)施例中，所述根據(jù)各個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定，包括：
29、根據(jù)每組所述角度位置中的兩個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)間的差值，確定每組所述角度位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；
30、根據(jù)各組角度位置對(duì)應(yīng)的目標(biāo)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁場(chǎng)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。
31、第三個(gè)方面，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種磁傳感器標(biāo)定裝置，應(yīng)用于第一個(gè)方面中所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，所述標(biāo)定裝置包括：
32、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于控制磁源組件分別處于至少兩個(gè)角度位置，并當(dāng)所述磁源組件處于每個(gè)所述角度位置時(shí)，通過(guò)磁傳感器對(duì)所述磁源組件提供的工作磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，得到每個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；其中，不同所述角度位置的切換由旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)所述磁源組件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；
33、校正標(biāo)定模塊，用于根據(jù)各個(gè)所述角度位置對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)所述磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定。
34、第四個(gè)方面，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種電子裝置，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)方面所述的磁傳感器標(biāo)定方法。
35、第五個(gè)方面，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)方面所述的磁傳感器標(biāo)定方法。
36、與相關(guān)技術(shù)相比，在本專(zhuān)利技術(shù)中提供的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)、方法和裝置，相比于現(xiàn)有技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，在調(diào)整工作磁場(chǎng)的磁場(chǎng)方向過(guò)程中，對(duì)磁場(chǎng)的強(qiáng)度控制只具有一個(gè)不確定度，甚至未引入不確定度。相對(duì)于現(xiàn)有的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，具有更少的不確定度，能夠更加精準(zhǔn)地控制工作磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而可以提高磁傳感器的標(biāo)定精度。解決了相關(guān)技術(shù)中磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在控制工作磁場(chǎng)對(duì)磁傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，具有較多的不確定度，從而無(wú)法精準(zhǔn)地控制工作磁場(chǎng)，導(dǎo)致磁傳感器標(biāo)定精度低的問(wèn)題。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)包括：磁源組件(100)和旋轉(zhuǎn)組件(200)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)包括兩個(gè)電磁線圈(120)，兩個(gè)所述電磁線圈(120)的中心軸線重合，且兩個(gè)所述電磁線圈(120)間的位姿關(guān)系相對(duì)固定；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)的旋轉(zhuǎn)中心軸(110)處于所述工作磁場(chǎng)(300)的中心，且與所述工作磁場(chǎng)(300)的磁場(chǎng)方向垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)組件(200)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)和驅(qū)動(dòng)件；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)包括兩個(gè)電磁線圈(120)，兩個(gè)所述電磁線圈(120)與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)固定連接，且兩個(gè)所述電磁線圈(120)對(duì)稱(chēng)分布于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)的旋轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)還包括：容納組件(410)；<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)包括：磁源組件(100)和旋轉(zhuǎn)組件(200)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)包括兩個(gè)電磁線圈(120)，兩個(gè)所述電磁線圈(120)的中心軸線重合，且兩個(gè)所述電磁線圈(120)間的位姿關(guān)系相對(duì)固定；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)的旋轉(zhuǎn)中心軸(110)處于所述工作磁場(chǎng)(300)的中心，且與所述工作磁場(chǎng)(300)的磁場(chǎng)方向垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)組件(200)包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)和驅(qū)動(dòng)件；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁傳感器標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源組件(100)包括兩個(gè)電磁線圈(120)，兩個(gè)所述電磁線圈(120)與所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)固定連接，且兩個(gè)所述電磁線圈(120)對(duì)稱(chēng)分布于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(210)的旋轉(zhuǎn)中心軸的兩側(cè)；
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊戴天杙，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：武漢聯(lián)影智融醫(yī)療科技有限公司，
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