曲面测量装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种曲面测量装置，特别涉及医疗、复健领域所使用的曲面测量装置。

背景技术：

1、在许多应用场合需要测量曲面，尤其是需要测量曲面上一个点到另一个点的矢量。这种测量并无法以传统方式，例如光学方式测量。其中一个理由是在两点之间可能存在突出面，阻挡光的行进。许多研究人员想方设法，设计能够克服这些难题的解决方案。

2、美国专利第us5960370号公开一种二维位置确定装置(two-dimensionalposition determining arrangement)，应用于测量相对于行进中物体的地球磁场局部变化及磁体位置的方法。使用一个长形外壳，容装传感器，用来测量固定相对于外壳长度方向的3个垂直轴的重力矢量。在外壳行进当中以每个测量点的测量结果确定传感器围绕外壳轴线的倾斜度和旋转。使用欧拉旋转变换将磁力传感器三个轴向的测量值转换为直角坐标系中的对应值。直角坐标系具有在测量点的井径(wellpath)方向上的第一水平分量、第二水平分量，两者垂直于井径方向、以及垂直分量。各点的测量结果即描绘出一条曲线。

3、de19737142a1公开一种用于判断被测物体的二维位置的装置(an arrangementfor two-dimensional position determination of a measured object)。装置包括由硬磁材料制成，耦合到被测物体的扁平方形磁体1。磁体1的磁化方向(m)平行于被测物体的第一运动轴(x)。第一和第二磁场传感器s1、s2配置于平行于磁体1底面的表面上，用于检测由磁体1引起并沿垂直于磁体1底面方向延伸的磁场的法向分量。两个传感器s1、s2沿第一运动轴(x)保持与被测物体相同的距离，且两者沿垂直于第一运动轴(x)的第二运动轴(y)保持固定距离(ds)。第二运动轴(y)与磁铁1的底面保持相同的固定距离。转换单元2接收并处理传感器s1、s2的测量值(m1)。存储单元4储存磁场历次量得的法向分量，作为特征群组(hxy)，形式为(hx,hy*)。

4、us11144063b2公开一种用于检查表面的系统(system,method,and apparatusfor inspecting a surface)。传感器装置在滑板或滑板阵列系统，使用磁性轮实现准确、自动与待测表面对准和自稳定接触的移动，可以克服物理障碍并以变动或恒定的速度进行操纵。

5、由现有技术的说明可知，对于曲面的测量，无论其规模大小，业界都有强烈的需求。各种技术应运而生。现有技术的解决方案都是使用磁力计测量地磁的变化，推算出曲面上各点的坐标。为了提高测量的正确性，现有技术也发展出确保传感器的传感轴与基底表面保持固定的相对关系的作法。但所提出的种种做法，仍然无法保证可将前述相对关系维持于恒定，以致于测量过程累积飘移量。此外，现有技术保持相对关系的方法，并不适用于磁性材料以外的基底。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新颖的曲面测量装置，用来测量曲面中的一区段，产生多个测量点的位置信息。

2、本发明的目的也在于提供一种曲面测量装置，用来测量曲面中的一区段，并可防止飘移量的累积。

3、本发明的目的也在于提供一种可以测量不同材质的曲面表面，并能得到正确结果的装置。

4、本发明的目的也在于提供一种曲面测量装置的制备方法。

5、根据本发明的第一方面，本发明提出一种曲面测量装置，包括第一矢量传感器及多n个第二矢量传感器，n为自然数，每个矢量传感器包括：

6、本体以及连接本体的矢量器，矢量器包括线形延伸部，优选为一个直线延伸的杆，矢量器远离本体的端部设置第一连接件；

7、第二连接件，配置于传感器本体上，与矢量器相反的一端，或配置于本体的覆盖范围内，并在本体设置开口或切口，以供另一个矢量传感器的第一连接件进入，而与第二连接件形成可转动的连接，第二连接件可仅配置于多个第二矢量传感器；

8、第一连接件配置连接部，第二连接件配置转动连接部，以供与连接部连接；第二连接件位于矢量器的延伸线上；

9、传感芯片，优选为包括惯性传感器，用于传感重力的矢量，产生重力矢量传感数值；

10、无线通信电路，连接传感芯片，通过无线通信通道对外界传送传感数值；及

11、电源装置，用于提供电功率给传感芯片及/或无线通信电路；

12、其中，无线通信电路传送的传感数值数据包括矢量传感器的代码。

13、在本发明的优选实施例中，无线通信电路传送的传感数值数据包括矢量传感器的传感芯片至第一连接件的矢量值。

14、在本发明的优选实施例中，在第二矢量传感器中，传感芯片的位置优选为投射至第二连接件的转动连接部的范围。

15、在本发明的优选实施例中，传感芯片到矢量器第一连接件的连接部的长度，对于每个矢量器优选为相同的。

16、本发明矢量传感器的优选实施例还可包括处理电路，连接传感芯片，用于接收传感芯片的传感结果，转换成空间位置表示数据，例如为坐标值或矢量值，据以计算传感芯片至矢量器第一连接件的连接部的矢量值，相对于重力矢量的相对矢量值及/或计算传感芯片至矢量器第一连接件的连接部的矢量的绝对矢量值。在这种实施例中，电源装置还提供电源给处理电路。

17、矢量传感器还可设置贴附元件，用于将本体贴附在测量表面。在本发明的优选实施例中，附贴元件的中心投射进入传感芯片的范围。

18、曲面传感装置还可包括计算装置，配备无线通信功能，以接收各矢量传感器的处理结果，据以计算各个矢量传感器的传感芯片至其矢量器第一连接件的连接部的相对矢量值。计算装置也可用来计算第一矢量传感器的传感芯片至第n个第二矢量传感器的矢量器第一连接件的连接部的相对矢量值。

19、在本发明的优选实施例中，仅有一个以上矢量传感器配备处理电路。各传感芯片经由无线通信电路将传感结果传输给处理电路，据以计算各传感芯片至对应的矢量器第一连接件的连接部的相对矢量值。在这种实施例中，处理电路也可配置成用于计算第一矢量传感器的传感芯片至第n个第二矢量传感器的矢量器第一连接件的连接部的相对矢量值。处理电路可配置于第一矢量传感器或多个第二矢量传感器中的一个。

20、在本发明的优选实施例中，第一连接件的连接部可为连结勾或连接环，第二连接件的转动连接部可为轴杆。轴杆外围一定距离处可配备突缘，以规范连接勾或连接环的转动。

21、在本发明的特定实施例中，传感芯片配备存储装置，用来储存第一连接件的连接部相对于传感芯片的矢量数据、以及传感芯片对应的矢量传感器的代码。在这种实施例中，计算装置及/或处理装置根据各传感芯片的代码数据、矢量数据以及处理电路的处理结果，计算各传感芯片至对应的矢量器第一连接件的连接部的相对矢量值，或第一矢量传感器传感芯片到第n矢量传感器的第一连接件的连接部的矢量值。

22、在本发明的其他实施例中，个别矢量传感器的传感数值是用来计算传感芯片至矢量器第一连接件的连接部的矢量，相对于重力矢量的方向。方向可以方向在特定平面上的夹角表示。此时，矢量可以[角度，传感芯片至矢量器第一连接件的连接部长度]的形式表示。

23、在这种实施例中，惯性传感器包括角速度计。

24、本发明的第二方面提供一种曲面测量装置的矢量传感器的制造方法。方法包括：

25、提供模具，模具提供矢量传感器成形空间，还包括第二连接件成形空间；

26、提供芯片架，芯片架提供传感芯片容置空间；

27、将芯片架置于模具中，使芯片架的传感芯片容置空间投射进入第二连接件形成空间的范围；

28、提供芯片组，芯片组包括传感芯片，内含惯性传感器、以及电连接传感芯片的处理电路；

29、将芯片组置于芯片架的传感芯片容置空间内，定位；及

30、将矢量传感器的材料施予矢量传感器成形空间并固化。

31、方法还可以包括脱模、以及熟化矢量传感器的步骤。

32、上述本发明的目的、优点，可由以下详细说明并参照附图而更形清楚。