场传感器输出一个值，所述 第屯磁场传感器组35和所述第八磁场传感器组55分别输出Ξ个值。所述第屯重力传感器 组38和所述第八重力传感器组58分别各自包括Ξ个轴向正交设置的重力传感器，每个重 力传感器输出一个值，所述第屯重力传感器组38和所述第八重力传感器组58分别输出Ξ 个值。
[0034] 如图3所示，本实用新型的具体实施过程是：W下W第二角度确定模块5为例说 明：系统建立一个空间坐标系0-ΧΥΖ，该空间坐标系的Ζ轴垂直于水平面，在该坐标系中，W 该空间一个确定位置的第八加速度传感器55数据为其初始数据旬狂。、Υ。、Ζ。)，第八重力传 感器58的初始数据G。（0、0、-1)。当设备运动时，所述第八加速度传感器55输出为Gi (r、 s、t)，第八重力传感器58输出的数据为Cl狂1、Yi、Zi)，对采集的所述第八加速度传感器55 和所述第八重力传感器58的实时数据Ci、Gi和其初始数据C e、G。进行归一化处理，即，根据 所述第八加速度传感器55和所述第八重力传感器58的数据及其初始数据建立旋转矩阵， 通过变换矩阵获取所述超声设备在空间的矢量角度。由于所述第八重力传感器58安装在 第二超声设备2上，所述第八重力传感器58绕Ξ个坐标轴旋转的角度即为超声设备在空间 中与Ξ个轴的角度，若所述第八重力传感器58绕X轴旋转的角度为α，绕Y轴旋转的角度 为β，绕Ζ轴旋转的角度为丫，则所述第八重力传感器58与^个轴的角度为（α、β、丫）。
[0035] 旋转矩阵表示的是任意矢量绕坐标系0-ΧΥΖ轴线旋转时的坐标变换，矢量绕坐标 系0-ΧΥΖ Ξ个轴线旋转的变换矩阵为：
[0036]
[0037]
[0038]
[00測 由此，对C。、Cl、G。、G谨立联立方程：
[0040] G〇= GiXX (曰）Y ( β ) Z (丫） (1)
[0041] C〇= CiXX ( α )Υ ( β )Z (丫） (2)
[0042] 通过矩阵变换和公式（1) (2)，得到：
[0045] 由于矢量角度（α、β、丫）和第八磁场传感器组58的空间角度并非一一对应，例 如角度矢量（30°，60°，100°)和（-150°，120°，-80°)表示一个空间角度，为了消除运种重复的 表示，限制各个角度的取值范围：-18〇°《〇<18〇°，-9〇°《0<9〇°，-18〇°《丫<18〇°。
[0046] 通过（3)、（4)求出α、β、丫，即所述第八重力传感器58与Ξ个轴的角度矢量为 (α、β、丫），也即是超声设备与S个轴的角度矢量为（α、β、丫），由此，通过超声设备与 Ξ个轴的角度，确定了该第二超声设备2的超声方向。
[0047] 如图4所示，本实用新型的优选实施方式是：所述第二超声设备2设置无线通讯发 生模块25,所述第一工作设备1设置无线通讯接收模块11。所述第一工作设备1和所述第 二超声设备2通过无线通信进行连接。所述第一工作设备1和所述第二超声设备2分别设 置无线通讯模块，所述第二通讯设备2通过无线通讯发生模块25将确定的方向信息传送到 所述第一工作设备1，所述第一工作设备1根据无线通讯接收模块11接收的方向信息进行 移动，当所述第一工作设备1的方向信息与所述第二超声设备2确定的方向信息一致时，确 定该方向为其工作方向。通过无线通信方式的配合，方便了设备的使用。
[0048] 本实用新型的优选实施方式是：所述第一角度确定模块31包括第一角度确定组 件34,所述第一角度确定组件34为第一巧螺仪；所述第二角度确定模块5包括第二角度确 定组件54,所述第二角度确定组件54为第二巧螺仪。由于巧螺仪中包括多组加速度传感 器，可W其安装载体的空间角度，计算过程和原理与前述相同。
[0049] 本实用新型的优选实施方式是：所述第一角度确定模块3还包括第屯角加速度传 感器组，所述第二角度确定模块5还包括第八角加速度传感器组。所述第屯角加速度传感 器组和所述第八角加速度传感器组各自分别包括Ξ个轴向正交的角加速度传感器。通过角 加速度传感器组的使用，即时确定其角加速度，通过角加速度快速确定其角度，使在移动过 程中，能快速、平滑地获得设备角度。
[0050] 本实用新型的优选实施方式是：所述第一工作设备1为手术设备、超声设备、振动 设备中任意一种或多种。
[0051] 本实用新型的技术效果是：构建一种基于超声图像的角度确定方法及系统，所述 第二超声发生模块21发生超声波，所述第二超声接收模块22接收该超声波，通过所述成像 模块23生成的图像确定位置，W所述成像模块23确定位置的方向通过所述第二角度确定 组件34确定所述第二超声设备2的角度；通过所述第一角度确定组件34得到所述第一工 作设备1的角度，移动所述第一工作设备1至所述第一工作设备1的角度和所述第二超声 设备2确定的轴向角度一致时，所述第一工作设备1 W该方向工作。本实用新型的基于超 声图像的角度确定方法及系统，由第二超声设备2的超声成像技术形成图像，根据图像确 定所述第一工作设备1的方向。本实用新型的基于超声图像的角度确定方法及系统，能精 确地确定第一工作设备1的工作方向，简便易行。
[0052] W上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于运些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可W做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，包括第一工作设备、第二超声设 备、第一角度确定组件、第二角度确定组件，所述第一角度确定组件安装在所述第一工作设 备上、所述第二角度确定组件安装在所述第二超声设备上，所述第二超声设备包括第二超 声发生模块、第二超声接收模块、成像模块，所述第二超声发生模块发生超声波，所述第二 超声发生模块发生超声波，所述第二超声接收模块接收该超声波，通过所述成像模块生成 的图像指示方向，以所述成像模块确定位置的方向通过所述第二角度确定组件确定所述第 二超声设备的角度；通过所述第一角度确定组件得到所述第一工作设备的角度，移动所述 第一工作设备至所述第一工作设备的角度和所述第二超声设备确定的轴向角度一致时，所 述第一工作设备以该方向工作。2. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一角度确 定组件包括第一加速度传感器组、第二加速度传感器组、第三加速度传感器组，所述第一加 速度传感器组、所述第二加速度传感器组、所述第三加速度传感器组方向各不相同地安装 在所述第一工作设备的轴向；所述第二角度确定组件包括第四加速度传感器组、第五加速 度传感器组、第六加速度传感器组，所述第四加速度传感器组、所述第五加速度传感器组、 所述第六加速度传感器组方向各不相同地安装在所述第二超声设备的轴向，所述第一加 速度传感器组、所述第二加速度传感器组、所述第三加速度传感器组、所述第四加速度传感 器组、所述第五加速度传感器组、所述第六加速度传感器组各自分别包括至少三个轴向正 交的加速度传感器。3. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一角度确 定组件包括第七磁场传感器组和第七重力传感器组；所述第二角度确定组件包括第八磁场 传感器组和第八重力传感器组，所述第七磁场传感器组和所述第八磁场传感器组各自分 别包括三个轴向正交设置的磁场传感器，所述第七重力传感器组和所述第八重力传感器组 各自分别包括三个轴向正交设置的重力传感器。4. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一角度确 定组件为第一陀螺仪；所述第二角度确定组件为第二陀螺仪。5. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一角度确 定组件和所述第二角度确定组件为多轴传感器，所述多轴传感器包括加速度传感器、地磁 传感器。6. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述验证模块设 置在所述第一工作设备上。7. 根据权利要求6所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第二超声设 备设置无线通讯发生模块，所述第一工作设备设置无线通讯接收模块。8. 根据权利要求1所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一工作设 备为手术设备、超声设备、振动设备中任意一种或多种。9. 根据权利要求2或3所述基于超声图像的角度确定装置，其特征在于，所述第一角度 确定组件还包括第七角加速度传感器组，所述第二角度确定组件还包括第八角加速度传感 器组，所述第七角加速度传感器组和所述第八角加速度传感器组各自分别包括三个轴向 正交的角加速度传感器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于超声图像的角度确定装置，所述第二超声发生模块发生超声波，所述第二超声接收模块接收该超声波，通过所述成像模块生成的图像确定位置，以所述成像模块确定位置的方向通过所述第二角度确定组件确定所述第二超声设备的角度；通过所述第一角度确定组件得到所述第一工作设备的角度，移动所述第一工作设备至所述第一工作设备的角度和所述第二超声设备确定的轴向角度一致时，所述第一工作设备以该方向工作。本实用新型的基于超声图像的角度确定方法及系统，由第二超声设备的超声成像技术形成图像，根据图像确定所述第一工作设备的方向。本实用新型的基于超声图像的角度确定方法及系统，能精确地确定第一工作设备的工作方向，简便易行。
【IPC分类】G01C1/00
【公开号】CN205300573
【申请号】
【发明人】黄继宏
【申请人】深圳市一体医疗科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2013年12月30日