[发明专利]用于基于磁传感器的表面形状分析空间定位的装置和方法

说明书

一种设备具有支撑暴露于均匀外部磁场的磁传感器阵列的柔性基板。一个或多个控制器从磁传感器接收磁传感器信号。当柔性基板与均匀外部磁场对准时，所述一个或多个控制器收集参考磁传感器信号。所述一个或多个控制器响应于柔性基板在第一方向上的变形，收集第一极性磁传感器信号。所述一个或多个控制器响应于柔性基板在第二方向上的变形，收集第二极性磁传感器信号。磁传感器信号建立柔性基板相对于均匀外部磁场的取向的简档。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年10月2日提交的美国临时专利申请第62/059,138号的优先权，这个申请的内容通过引用被包含在此。

技术领域

本发明一般涉及分析表面形状和空间定位。更具体地，本发明涉及用于基于磁传感器的表面形状分析的技术。

背景技术

传感器在现代技术中发挥着重要的作用，因为它们已成为每天使用的数百万种产品的重要部分。传感器可以在从消费和工业产品到通信、汽车和生物医学产品的每种可想象类型的产品中找到。对于在消费产品、通信产品、计算机产品、工业产品、汽车产品、生物医学产品和精密仪器产品中广泛使用的磁传感器也是如此。

各种传感器设备已经用于表面位置和形状感测，包括光学传感器和应力传感器，例如压阻传感器和压电传感器。这些解决方法历经系统复杂性、高成本和性能差。因此，可取的是提供用于表面位置和形状感测的新技术。

发明内容

一种设备具有支撑暴露于均匀外部磁场的磁传感器阵列的柔性基板。一个或多个控制器从磁传感器接收磁传感器信号。当柔性基板与均匀外部磁场对准时，一个或多个控制器收集参考磁传感器信号。一个或多个控制器响应于柔性基板在第一方向上的变形，收集第一极性磁传感器信号。一个或多个控制器响应于柔性基板在第二方向上的变形，收集第二极性磁传感器信号。磁传感器信号建立柔性基板相对于均匀外部磁场的取向的简档(profile)。

所公开的技术可以与其他形状感测方法结合。所公开的技术可以用于旋转感测，并且可以应用于三维物体。地球磁场可以由固定的外部产生的磁场补充。

附图说明

联系以下结合附图进行的详细描述，更充分地理解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的实施例配置的磁传感器表面形状分析系统。

图2是在均匀磁场中的两个磁传感器的侧视图。

图3示出了在三个轴上相对于均匀磁场的磁传感器取向。

图4示出了变形的基板和得到的磁传感器矢量信号。

在附图的几个视图中，相同的附图标号指代相应的部分。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例配置的磁传感器表面形状和空间定位分析系统100。系统100包括位于柔性基板106(例如，聚酰亚胺或类似材料)上的一组磁传感器102_1至102_N。每个磁传感器102是相同的并且对沿着空间的三个维度的外部磁场敏感。在一个实施例中，每个磁传感器具有定向在由用于覆盖表面106的预定图案(pattern)定义的方向上的敏感度轴。

每个传感器102具有到X轴控制器108的链路107、到Y轴控制器110的链路109和到Z轴控制器112的链路111。控制器可以位于柔性基板106上或外部。这些控制器可以组合成单个控制器。

链路107以虚线被示出，以表明它可以在基板106的不同平面上(即，基板106可以具有多个导电层)。图1的矩阵配置是示例性的。可以使用各种均匀和不均匀的间隔范例。