CN107533151B - 通过一个或多个空间定向特征检测变换器的空间定向的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一方面涉及一种通过手持式光扫描装置检测变换器的空间定向的方法。该方法包括以下步骤：将第一空间定向特征设置在变换器的至少第一外壳体表面上；以及以相对于变换器壳体的第一外表面选择的空间定向将手持式光扫描装置放置在第一空间定向特征的视线中。该方法还包括以下步骤：鉴别第一空间定向特征、检测手持式光扫描装置在预定参考坐标系中的空间定向以及确定变换器在预定参考坐标系中的空间定向。

Description

通过一个或多个空间定向特征检测变换器的空间定向的方法

技术领域

本发明的一方面涉及通过手持式光扫描装置检测变换器的空间定向的方法。该方法包括以下步骤：将第一空间定向特征设置在变换器的至少第一外壳体表面上以及在相对于变换器壳体的第一外表面选定的空间定向上将手持式光扫描装置放置在第一空间定向特征的视线中。该方法包括进一步的步骤：鉴别所述第一空间定向特征、检测手持式光扫描装置在预定参考坐标系中的空间定向以及确定变换器在预定参考坐标系中的空间定向。

背景技术

大型测量装置的多个变换器或传感器功能、布局以及空间定向的检验和验证在声音和振动测量的多种应用(例如，汽车测试或风力机监测或测试)中仍是巨大挑战。随着测试对象尺寸的增加，测试对象上的测量位置的数量也增加。这通常伴随着包含在测量装置内的变换器数量的对应增加。因此，诸如错放、相互交换或不工作的变换器之类的测量装置出错的机会甚至会更快增加。目前，已在包括非易失性半导体存储器的所谓的“智能传感器”中取得了进步。半导体存储器能电子存储IEEE-P1451.4标准范围内定义的标准格式的各种有用的变换器信息，诸如，序列号、校正值以及位置。后面的格式就是现在特指的变换器电子数据表格(TEDS)。每个TEDS兼容变换器能通过标准化通讯协议将其存储的变换器信息传输到远程测量系统或设备。远程测量系统可直接将变换器信息自动加载到测量系统的装置说明或文件中。这种特征可因此降低与向测量系统手动输入变换器数据关联的人为误差。

然而，这种测量装置中的每个变换器的空间定向的检验和验证仍是巨大挑战。为确保通过变换器或传感器测量例如声音压力、声音强度、加速度或任何其他物理量的想要的分量，变换器的合适的空间定向在多种声音和振动测量中是很重要的。根据本发明的检测变换器的空间定向的方法通过光扫描装置读取和识别变换器壳体的至少第一空间定向特征来检测变换器的空间定向而解决了这一问题。第一空间定向特征表示变换器对待由变换器测量的物理量(诸如，声音压力、力和加速度)的第一敏感性轴。光扫描装置可集成到便携式终端，诸如，智能手机、移动电话、平板电脑等，以利用便携式终端已有的扫描硬件和软件部件，并因此为变换器定向的检测提供低成本且灵活的手持式装置。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种通过手持式光扫描装置检测变换器的空间定向的方法；该方法包括以下步骤：

a)将第一空间定向特征设置在变换器的至少第一外壳体表面上，其中，第一空间定向特征表示变换器的对由变换器测量的物理量敏感的第一敏感性轴，该物理量诸如为加速度、声音压力、力，等等，

b)以相对于变换器壳体的第一外表面选择的空间定向将手持式光扫描装置放置在第一空间定向特征的视线中，

c)通过手持式光扫描装置鉴别第一空间定向特征，

d)与第一空间定向特征的鉴别关联地通过手持式光扫描装置的定向传感器检测手持式光扫描装置在一预定参考坐标系中的空间定向，

e)基于第一空间定向特征和光扫描装置的所检测到的空间定向来确定变换器在预定参考坐标系中的空间定向。

手持式或便携式光扫描装置可与便携式终端(诸如，智能手机、移动电话、平板电脑或类似手持式软件驱动的计算装置)成一体或形成其一部分以利用便携式终端的已有的相机硬件、定向传感器、光传感器等，并因此为变换器的空间定向的检测提供低成本且灵活的手持式或便携式光扫描装置。同样，在执行或实施本方法的各个步骤(诸如，步骤c)、d)和e)中的一个或多个)时，可利用便携式终端的图形用户界面(GUI)特征、存储器存储容量以及图像处理硬件和软件。因此，本方法的一个实施方式可包括以下步骤：

通过在便携式终端的软件可编程处理器上执行的第一应用程序识别或鉴别第一空间定向特征，通过在软件可编程处理器上执行的第二应用程序检测变换器的空间定向；

其中，第一应用程序和第二应用程序中的每一个均包括一组可执行程序指令。便携式终端优选地包括选自{智能手机、移动电话、平板电脑}的组的扫描装置。软件可编程处理器可包括微处理器，诸如，数字信号处理器。

变换器可包括声学变换器、力或应力变换器或者单轴或三轴加速计。声学变换器可包括麦克风或扬声器。第一空间定向特征可包括变换器的第一外壳体表面的各种物理特征。本发明的一些实施方式中，第一空间定向特征可包括变换器的已知的机器可识别的物理特征，诸如，变换器的第一外壳体表面上的凸起或凹陷。在一个示例性实施方式中，第一空间定向特征包括从下文将参考附图进一步详细讨论的变换器壳体突出的连接器插头的预定形状和定向。本发明的可替代的实施方式中，第一空间定向特征包括第一定向标签，第一定向标签包括表示变换器的第一敏感性轴的第一机器可读码。机器可读码优选地包括一个或多个符号，诸如，条形码、二维码或数据矩阵码、字母、数字、箭头或这些符号的任意组合。第一机器可读码可包括额外的变换器信息或数据，诸如，序列号、批号、类型指示符或数字、校准数据等等。除了检测独立的变换器或多个变换器在预定参考坐标系中的空间定向之外，额外的变换器信息的存在使得手持式扫描装置记录关于特定声音和振动测量装置的独立的变换器的多种有用信息。变换器的空间定向和额外的变换器信息可经由下文将进一步详细讨论的无线数据通讯接口通过手持式光扫描装置传输到远程测量系统。

本发明的一些实施方式中，第一定向标签包括：第二机器可读码，表示变换器的第二敏感性轴，其中，第二敏感性轴基本上正交于变换器的第一敏感性轴延伸；以及可选地，第三机器可读码，表示变换器的基本上正交于变换器的第一敏感性轴和第二敏感性轴中的每一个延伸的第三敏感性轴。根据本方法的优选实施方式，手持式光扫描装置包括相机，相机被配置成用于记录第一空间定向特征的图像。在手持式光扫描装置上执行的合适配置的程序例程或应用程序识别第一外壳体表面上的第一定向标签并且可识别和解码第一定向标签的任何机器可读码。第一定向标签的第一机器可读码和第二机器可读码可例如包括先前讨论的数据矩阵码或型样(pattern，图案)，其在第一外壳体表面的平面中形成旋转非对称型样。由于数据矩阵码或型样的一般形状对于手持式光扫描装置来说是先前已知的，扫描装置的合适的补偿程序或例程可被配置为分析第一定向标签的所捕获的图片或图像上的数据矩阵码的形状。所捕获的图像中的数据矩阵码的某一唯一元素相对于第一定向标签中的同一唯一元素的位置可被确定成使得可以计算变换器壳体表面的特定二维平面中的变换器的旋转。因此，基于单个定向标签的鉴别可以有利的方式确定变换器在至少两个正交敏感性方向上的定向。

尽管能在本发明的一些实施方式中从单个定向标签确定变换器的至少两个正交敏感性方向，但变换器可包括在第二外壳体表面上的第二空间定向特征。后者的方法的执行可包括：将第二空间定向特征设置在变换器的第二外壳体表面上，其中，第二空间定向特征表示变换器的对所测量的物理量敏感的第二敏感性轴；其中，第二外壳体表面基本上正交于变换器的第一外壳体表面。第二空间定向特征的存在可在第一定向标签表示若干敏感性轴的实施方式中提供定向信息的某些复制。然而，变换器的外壳体表面上的定向信息的明显复制非常有用，这是因为事先通常并不知道，一旦变换器安装在测试结构上或放置在阵列配置中，通过手持式光扫描装置进行扫描/图像捕获时将能看到哪个特定外壳体表面。因此，在变换器的各个外壳体表面上设置具有重复定向信息的两个或更多个定向标签使得测试操作者的扫描任务更快且更可预见。

在本方法的不同实施方式中，可以不同方式实施根据上面的步骤a)将第一定向标签设置在至少第一外壳体表面上。在变换器的制造期间，第一定向标签可附接或粘合到变换器的第一外壳体表面。在可替代的实施方式中，在制造变换器之后，例如由变换器的用户或顾客可将第一空间定向标签附接或粘合到第一外壳体表面。例如，与将变换器安装到测试对象关联地，用户或顾客可将第一空间定向标签附接或粘合到第一外壳体表面。第一定向标签以及设置在变换器壳体表面上的任何其他定向标签可包括分开的贴纸或标注，诸如平坦的一片合适的材料，诸如朝外的表面承载第一机器可读标志或码和可能第二机器可读标志或码的纸、金属或塑料片。例如，可通过使用具有良好的粘合性能的粘合剂在外壳体表面材料上进行粘合而将第一定向标签附接到第一外壳体表面。粘合剂优选地足够强以至少在执行测试期间将定向标签粘合到相关外壳体表面。对于某些类型的测试来说，这不可能是很轻松的任务。许多振动测试需要强烈暴露于不利的环境条件，诸如，热、振动、湿度等。

代替为定向标签使用分开的贴纸或标注，标签的合适机器可读码可刻入或嵌入在变换器的外壳体表面以形成变换器基本上永久的标记。这优选地可在制造变换器时执行。可通过打印或冲压或者应用任何其他合适的印记制造技术将合适的机器可读码直接制造在变换器的外壳体表面上。

本方法的一个有利实施方式包括：

f)通过手持式光扫描装置经由无线或有线数据通信链路将描述变换器在预定参考坐标系中的所确定的定向的定向数据传输到远程测量系统。远程测量系统耦接到变换器的输出部以用于接收表示测量的物理量的分量的变换器信号。下面将关于本发明的第三方面讨论的，远程测量系统可包括多个测量通道，多个测量通道耦接到多个变换器，以将各个变换器输出信号供应到测量通道。

本发明的第二方面涉及一种变换器，其包括：

变换器元件，安装在包括至少第一外壳体表面的变换器壳体上，

变换器输出部，耦接到变换器元件以用于供应表示所测量的物理量的分量的变换器信号，

第一定向标签，附接到第一外壳体表面，其中，第一定向标签包括第一机器可读码，第一机器可读码表示变换器元件的对物理量(诸如，加速度、声音压力、力等等)敏感的第一敏感性轴。第一定向标签和第一机器可读码的各个性质已在上文详细讨论且同样应用于将第一定向标签制造并附接到变换器壳体的不同方法。为了上述原因，变换器可包括附接到变换器的其他外壳体表面(例如，布置成基本上正交于第一外壳体表面的第二外壳体表面)的其他定向标签。在变换器的一些实施方式中，第一定向标签可包括第二机器可读码，第二机器可读码表示变换器的基本上正交于变换器的第一敏感性轴延伸的第二敏感性轴；以及可选地：

第三机器可读码，第三机器可读码表示变换器的基本上正交于变换器的第一敏感性轴和第二敏感性轴中的每一个延伸的第三敏感性轴。变换器的变换器元件可包括单轴加速计、双轴或三轴加速计或麦克风元件。变换器可包括连接器，该连接器提供表示所测量的物理量的分量的变换器信号输出部。例如，连接器可经由电缆或光缆连接到远程测量系统。例如，变换器信号输出部可表示沿变换器的第一敏感性轴作用在变换器上的加速度、力或应力的所测量的分量。如果变换器为致动器，例如，扬声器或超声发射器，则连接器可被配置成用于接收致动器的输入信号或激活信号。致动器可包括可更换的隔膜。

本发明的第三方面涉及一种制造变换器的方法，包括以下步骤：

-制造包括第一外壳体表面的变换器壳体，

-将变换器元件附接到变换器壳体的一个或多个内表面，其中，变换器元件对物理量(诸如，加速度、声音压力、力等等)敏感，

-将变换器元件的至少一个电输出部连接到变换器的外部可接入的连接器的端子(terminal)或针(pin)以用于供应表示物理量的至少一个分量的至少一个变换器信号；以及以下步骤中的至少一个：

i)将第一空间定向标签附接到变换器的第一外壳体表面，其中，第一定向标签包括表示变换器元件的对物理量敏感的第一敏感性轴的第一机器可读码：

ii)将第一机器可读码打印、刻入或冲压在变换器的第一外壳体表面上。

本发明的第四方面涉及一种变换器测量组件，包括根据上面描述的实施方式的任一个的多个变换器。多个变换器安装在分布在测量对象上的多个预定测量位置。变换器测量组件还包括上面所讨论的远程测量系统。远程测量系统至少包括：多个输入通道，其经由各个无线或有线信号连接器耦接到多个变换器的各个变换器输出信号；无线数据通信接口，其被配置为经由无线或有线数据通信链路接收来自光扫描装置的多个变换器的各个定向数据。

远程测量系统可包括显示器，显示器示出了耦接到多个信号输入通道的多个变换器的各个空间定向。远程测量系统可与测试对象或测试结构放置在相同的空间，在这种情况下，定向数据从手持式光扫描装置到远程测量系统的有线传输或无线传输可以是有效的。测试操作者可例如为安装在测试对象上的多个变换器中的每个变换器继续执行本方法中上面所述的步骤b)、c)、d)和e)。在这一过程期间，所有变换器的各个定向数据可被收集并暂时存储在手持式光扫描装置的存储器中且随后经由无线或有线数据通信链路在单数据传输会话时传输到远程测量系统。

变换器测量组件可包括附接到邻近于各个测量位置的测试对象上的多个机器可读位置标志，其中，每个机器可读位置标志表示测试对象上的具体位置。

附图说明

下文将结合附图更详细描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的三轴加速计形式的示例性变换器的立体示意图，该三轴加速计包括附接到加速计的相应外壳体表面的第一、第二和第三空间定向标签，

图2为通过根据检测三轴加速计的空间定向的方法的第一示例性实施方式的示例性手持式光扫描装置读取安装在如图1所示的变换器壳体上的定向标签中的一个的立体示意图，

图3为通过根据检测三轴加速计的空间定向的方法的第二示例性实施方式的示例性手持式光扫描装置读取安装在如图1所示的变换器壳体上的定向标签中的一个的立体示意图；以及

图4为通过根据检测三轴加速计的空间定向的方法的第三示例性实施方式的示例性手持式光扫描装置读取安装在如图1所示的变换器壳体上的特定定向标签的立体示意图。

具体实施方式

图1为根据本发明的示例性三轴加速计100的立体示意图，该三轴加速计适于在通过手持式光扫描装置检测变换器的空间定向的方法中使用。示例性三轴加速计100包括第一定向标签102和第二定向标签104，第一定向标签和第二定向标签附接到三轴加速计100的相应的垂直定向第一平面外壳体表面101和第二平面外壳体表面103。三轴加速计100可包括附接到垂直于第一外壳体表面101和第二外壳体表面103定向的第三外壳体表面105上的第三定向标签。第一定向标签102和第二定向标签104作用该三轴加速计100的第一空间定向特征和第二空间定向特征。技术人员将理解到，加速计的其他实施方式或其他类型的变换器可依赖于加速计或变换器壳体的某些已知的机器可识别物理特征，诸如，第一外壳体表面和/或第二外壳体表面上的凸起或凹陷以用于识别加速计或变换器的空间定向。第一空间定向特征和第二空间定向特征可例如包括连接器插头121的形状。三轴加速计100可例如包括4524、4524-B或4504型号的三轴压电加速计，所有这些三轴压电加速计均由丹麦奈鲁姆的

声音和振动测量公司(Brüel andSound and VibrationMeasurement)制造。许多其他制造商的其他类型的单轴或多轴加速计当然可替代地用于实施本发明。根据加速计的某些构建细节，一个或多个压电变换器元件(未示出)可安装在变换器壳体107内，通过产生与在三个正交空间方向的特定方向上的加速度成比例的电压或电流而响应于该特定方向的加速度，三个正交空间方向经常指x、y和z方向。各种电子信号调节电路和/或存储装置可同样安装在变换器壳体107内的合适载体上，诸如，低噪音前置放大器、滤波器、A/D转换器、电源等。电子信号调节电路可耦接到一个或多个压电变换器元件的相应输出端以为每个x、y和z敏感性方向提供加速计100的低阻抗且可能频率整形的输出信号。加速计壳体107可包括金属成分或材料(诸如，钛)以保护变换器元件免受各种有害的环境污染物(例如，湿气、机械冲击、灰尘、光和热等)的影响。金属加速计壳体107对实现EMI屏蔽目的也是有用的。加速计壳体107包括多个可选狭槽109a和109b,该可选狭槽支撑安装夹以用于将加速计100附接或安装到多个不同测试对象。加速计壳体107的下部大体平面的外壳体表面(隐藏看不见，布置成与外壳体表面101相对)直接或间接(例如经由合适的粘合剂或粘合层)与测试结构物理接触。因此，加速计壳体107的下部大体平面的外壳体表面用作测试结构的结合或耦接表面。

三轴加速计100还包括电连接器120，电连接器可包括4针连接器，4针连接器包括普通接地端和三个单独的输出信号端，三个单独输出信号端承载加速计x、y、z分量输出信号，其分别表示三轴加速计100的变换器元件的对应第一、第二和第三正交敏感性轴。第一定向标签102和第二定向标签104可例如分别表示三轴加速计100的x和y敏感性方向。第四空间定向标签106安装在与承载第二定向标签的空间定向相同的第二外壳体表面103的相对面上，使得这些标签104和106可表示三轴加速计100的相同敏感性轴。然而，表示y轴方向敏感性的定向标签的表面复制非常有用。这是因为在任何特定的测试流程之前通常并不知道一旦三轴加速计100安装在测试结构上则三轴加速计100的哪个特定外壳体表面对于扫描/图像捕获能看见。

x分量输出信号表示加速计100在通过第一平面外壳体表面101正交突出的加速计的预定x方向上的加速度。这同样适用于分别表示沿y轴和z轴的加速度的y和z分量输出信号，以提供相关测试对象或测试结构的振动的真实三轴加速度测量。后一种结构可例如包括车身、飞机结构、火车结构、风力机叶片、卫星结构等。电连接器120可用于经由合适的电缆(例如，低噪音屏蔽电缆)将x、y和z分量输出信号耦接到远程测量系统。技术人员将理解到，实际测量装置可包括经由合适的电缆耦接到远程测量系统的多个(例如，多于20个或甚至多于100个)独立的三轴加速计100。远程测量系统可包括与在个人电脑或其他计算机硬件平台上执行的多种数据获取软件相结合的合适的加速计仪器系统。远程测量系统可包括显示器，该显示器被配置用于例如通过序列号图解地描述每个测量通道的状态和标识以及每个加速计的鉴别和状态信息。多个三轴加速计中的每个可耦接到远程测量系统的特定测量通道。

三轴加速计100的金属壳体107具有先前讨论的三个大体平的且相互垂直定向的外壳体表面101、103和105。这些外壳体表面中的两个或三个可具有牢固附接于其上的各自的定向标签，定向标签优选地包括至少三个机器可读码，通过应用参考图2、图3和图4如下文进一步详细讨论的检测变换器的空间定向的方法，该至少三个机器可读码允许三轴加速计100的x、y和z敏感性轴中的每个在预定坐标/空间参考系中被唯一鉴别。该方法利用配备有自身的惯性或陀螺测量系统的合适地配置或程序化的手持式光扫描装置(图2的201项)。每个定向标签的机器可读码可表示三轴加速计100的单个敏感性轴，例如，通过承载定向标签的外壳体表面正交地突出的轴，或者表示取决于码型样的某些性质的三轴加速计100的两个或三个正交敏感性轴。在三轴加速计100的实施方式中，第一定向标签102和第二定向标签104中的每一个包括例如根据ECC 000标准到ECC200标准中任一个的数据矩阵码或二维码。技术人员将理解到，可以在定向标签102和104中的每一个上使用多个替代类型的机器可读码。在一些实施方式中，每个机器可读码可包括条形码、阿尔法(alpha)数字特征或后者的组合。每个定向标签的机器可读码能例如简单描述可能与箭头配合的字母“X”、“Y”或“Z”以表示遵守普通的加速计术语的轴方向。定向标签102和104(以及还有标签106)中的每一个的机器可读码优选地包括额外或附加的变换器信息，诸如，序列号、批号、型号、校准数据、加速计类型标识等。定向标签102、104中的一个或两个的机器可读码可包括表示三轴加速计100的x敏感性轴和y敏感性轴的第一机器可读码和第二机器可读码。这通过包括第一定向标签102的第一机器可读码和第二机器可读码的数据矩阵码在第一外壳体表面的平面中的旋转非对称性质来实现。附接到第二外壳体表面103的第二定向标签104的数据矩阵码可同样包括第二机器可读码和第三机器可读码。第三机器可读码可表示三轴加速计100的z敏感性轴。缺乏定向标签102、104的数据矩阵码的旋转对称性指的是三轴加速计100在第一外壳体表面101或第二外壳体表面103的平面中的旋转角度可通过如参考图2,3和4在下文中的进一步详细讨论的手持式光扫描装置来检测。

在本发明的一些实施方式中，定向标签102、104和106中的每一个包括分开的贴纸，例如相对平的材料，诸如，朝外的一侧承载合适的机器可读标志或码的纸或塑料片。合适的机器可读标志或码可通过印刷或冲压或者使用任何其他合适的印记制作技术制造到壳体表面。例如，可通过使用在壳体表面材料上具有良好的粘合性能的粘合剂进行粘合而将定向标签附接到所考虑的变换器壳体表面上。粘合剂优选地足够强以至少在执行振动测试期间将定向标签粘合到相关的壳体表面。这不可能是很轻松的任务，因为许多振动测试需要强烈暴露于不利的环境条件，诸如，热、振动、湿度等。在后者的实施方式中，第一定向标签102和第二定向标签104(以及可能的第三定向标签106)可在现有的加速计的相应外壳体表面上翻新，例如，与振动测试和测试对象的准备关联。在三轴加速计100安装到测试对象之前或在三轴加速计100安装到测试对象之后，但在振动测试初始化之前，可将第一定向标签102和第二定向标签104附接到相应外壳体表面。可替代地，上面提及的类型的定向标签在其制造时可附接到加速计的相应外壳体表面。在本发明的可替代的实施方式中，定向标签可刻入或嵌入加速计100的相应外壳体表面以形成加速计壳体107的大体永久性标记。与加速计壳体107的制造关联的，每个定向标签可例如通过已知的标记技术(诸如，冲压、刻入、模制、刻蚀、打印、激光标记等)制造或形成。

图2为根据检测三轴加速计100的空间定向的方法的第一实施方式的通过示例性手持式光扫描装置201读取安装在加速计壳体107的第一外壳体表面101上的第一数据矩阵编码定向标签101的形式的第一空间定向特征的示意立体图。加速计壳体107经由加速计壳体107的先前讨论的耦接表面牢固地附接到在期望位置的测试对象壳体212。在本发明的第一实施方式中，示例性光扫描装置201实现为智能手机的数字摄像装置。技术人员将理解到，智能手机提供支持执行本方法的多种有用功能，尤其是，允许关于定向标签102、104的各种信息上传到远程计算机系统或平台以用于存储、显示、处理等的数字相机、图像存储和操纵应用以及无线通信链路。

第一数据矩阵编码的定向标签102的读取始于测试操作者用他或她的手抓住智能手机201且将智能手机壳体的大体平的外背面205与三轴加速计100的第大体平的第一外壳体表面101对准，使得这些在所表示的z轴方向上对准且在y轴方向也延伸到纸面中以及延伸出纸面。这将智能手机壳体的平的背面205放置成垂直于三轴加速计100的大体平的第二外壳体表面103。如下面关于图3和图4的解释，在本方法的可替代的实施方式中，可例如在第一定向标签102的读取时三轴加速计100的外壳体表面101与智能手机壳体之间的其他相关空间定向。智能手机201的摄像头(未示出)与加速计100之间的视线通过沿x敏感性轴延伸的光射线路径208示意性地说明。基于智能手机相机的CCD芯片(未示出)的敏感性表面与智能手机的大体平的外背面205对准的假设，显然，在CCD芯片的敏感性表面与三轴加速计100的外壳体表面101之间相对0度对准时记录或捕获第一定向标签102的图像，使得第一定向标签102的特征和形状大部分(空间上)未失真地投影在CCD芯片上。当测试操作者注意到智能手机壳体与三轴加速计100的壳体107之间的期望空间定向达到相机聚焦在第一标签102的机器可读码上时，测试操作者通过为定向标签拍照来读取定向标签102。以这种方式，定向标签102的数字图像被存储在智能手机的存储器中。具有数据矩阵码的定向标签102为了示意性的目的而示出在光射线路径208内。

基本上在为定向标签102进行拍照的同时，智能手机201的软件可编程处理器(未示出)轮询或访问智能手机内置的定向传感器或惯性导航组件以检测智能手机201的对应空间定向。技术人员将理解到，在本发明一些实施方式中，这可通过调用和执行配置成从定向传感器读取三维定向数据的智能手机的操作系统的一个或多个已存在的程序例程或应用程序以相对直截了当的方式完成。定向传感器可包括基于MEMS的陀螺仪。因此，内置的定向传感器可读出表示在读取第一定向标签102期间智能手机201在预定参考坐标系中的空间定向的三维定向数据。智能手机的微处理器通过解码保持在第一定向标签102上的数据矩阵解码机器可读码来继续检测加速计100的敏感性方向。技术人员将理解到，数据矩阵编码机器可读码的解码可通过调用和执行配置成从捕获的数字图像中解码这种数据矩阵码的智能手机的操作系统的已存在的程序例程或应用程序以相对直截了当的方式完成。基于由第一定向标签102的数据矩阵编码机器可读码表示的敏感性轴和检测到的智能手机201的空间定向，程序例程继续确定三轴加速计100在预定参考坐标系内中的定向。由于三轴加速计100的平的第一外壳体表面101(保持第一定向标签102)与CCD芯片的敏感性表面之间的相对空间定向或对准对于上面讨论的原因是已知的，所以直截了当确定三轴加速计100在由智能手机201的定向传感器使用的预定参考坐标系中的空间定向。先前讨论的数据矩阵编码机器可读码在第一外壳体表面101的平面中的旋转非对称性质允许程序例程检测智能手机壳体的大体平的外背面205与三轴加速计100的平的第一外壳体表面101之间的沿y敏感性轴的相对空间定向(在纸面中和在纸面外)。这通过检测在第一定向标签的图片中的数据矩阵图形或码的z-y平面中的角度旋转来实现。另一方面，如果第一定向标签102的机器可读码缺乏这种旋转非对称性质，则关于第二定向标签104，操作者可重复上面概述的第一定向标签102的读取和识别过程以确定三轴加速计100的沿y敏感性轴的空间定向。

在智能手机201的软件可编程微处理器上执行的程序例程优选地另外被配置为读取和解码在第一定向标签102的数据矩阵编码机器可读码中编码的额外变换器信息。

因此，在完成该过程之后，在预定参考坐标系中表示的三轴加速计100的空间定向以及额外的变换器信息可以存储在智能手机201的合适存储位置。三维定向数据和额外变换器信息/数据此后经由合适的无线数据通信链路或通道传输到远程测量系统。数据传输初始化可自动执行或通过测试操作者手动执行。在后者的实施方式中，测试操作者可例如经由在智能手机201上运行的专用应用程序的合适的图形用户界面(GUI)控制传输过程。数据通信链路或通道优选地基于智能手机的现有无线通信接口的硬件和软件部件，并且可包括不同类型的标准化无线数据通信协议，诸如GSM、GRPS、Wi-Fi、蓝牙等。以这种方式，三轴加速计100的三维空间定向数据和额外变换器信息/数据传输到远程测量系统并在此存储在合适的存储位置。远程测量系统将接收到的三轴加速计100的三维定向数据及其序列号与连接到加速计(通过4针连接器120)的分别表示测试结构上的三轴加速计100的加速度的x、y和z分量的x、y和z输出信号中的各个信号的特定测量通道相关联或联系。

最后，优选地，对于测量装置的剩余加速计中的每一个都重复基于空间定向标签102检测三轴加速计100的空间定向的上述方法。此后，测量系统的每个测量通道与表示耦接到所讨论的测量通道的加速计的三维定向和序列号的变换器数据相关联。

图3为根据检测三轴加速计100的空间定向的方法的第二实施方式的通过先前讨论的示例性手持式光扫描装置301读取附接到加速计壳体107(参考图1)的第一外壳体表面101上的第一数据矩阵编码定向标签102的立体示意图。上面关于图2和本实施方式讨论的方法的第一实施方式的对应特征设置有对应的附图标记以易于比较。通常，本方法重复上面所述的步骤以便获得三轴加速计100的空间定向数据并将这些数据传输到远程测量系统。然而，在本实施方式中，测试操作者303已旋转智能手机301，并因此CCD芯片的敏感性表面相对于三轴加速计100在z-x平面中的平的第一外壳体表面101所处的先前未知的旋转角度例如为大约45度。在不一定将智能手机301和加速计100的平的第一外壳体表面101在z-x平面或z-y平面中对准的情况下，读取第一定向标签102的机器可读码及确定三轴加速计100的空间定向的能力是许多实际测量情况下的有利特征。由测试对象表面312的形状和尺寸施加的物理限制经常使得在z-x平面和/或z-y平面中获得合适的对准变得不可能或耗时。因此，放松这些对准要求可显著减少操作者耗费的时间。与数据矩阵码的先前已知的一般形状结合，缺乏第一定向标签102的数据矩阵码的旋转对称性使得在智能手机301的软件可编程微处理器上执行的合适的补偿程序或例程确定在所捕获的图片或图像上的机器可读码的旋转。例如，如果数据矩阵码包括在码已知位置的特性特征或元素，则补偿程序例程分析数据矩阵码的捕获图像中的该特性特征或元素的旋转量以确定在z-x平面中在第一外壳体表面101与智能手机301之间的旋转角。一旦确定出旋转角，补偿程序就可将从智能手机301的定向传感器获得的三维定向数据与所确定的旋转角相结合以确定三轴加速计100在由智能手机301利用的预定参考坐标系中的实际定向。

图4为根据检测三轴加速计100的空间定向的方法的第三实施方式的通过先前讨论的示例性手持式光扫描装置401读取附接到加速计壳体107(参考图1)的第一外壳体表面101上的第一数据矩阵编码定向标签102的立体示意图。上面关于图2和本实施方式讨论的方法的第一实施方式的对应特征设置有对应的附图标记来易于比较。通常，本方法重复上面所述的步骤以便获得三轴加速计100的空间定向数据并将这些数据传输到远程测量系统。然而，在本实施方式中，测试操作者403不需要将智能手机401的CCD芯片的敏感性表面与承载第一定向标签102的加速计100的平的第一外壳体表面101沿z轴对准到上面所讨论的0度角。如描述的光射线路径408和对准线403a、403b所示的，测试操作者403已旋转智能手机401，并因此CCD芯片的敏感性表面在x-z平面内处于先前未知的倾斜角。因此，取决于用于第一定向标签102的机器可读码的型样类型，这些机器可读码在解码的相机图片中可能出现或多或少的空间失真。然而，由于机器可读标志或码的一般形状或型样是先前知道的，微处理器可包括分析在所捕获的图片或图像数据上的第一定向标签的机器可读码的形状的合适补偿程序或例程。例如，如果机器可读码包括在第一定向标签102中的已知位置的方形元素，则补偿程序例程分析在所捕获的图片中的方形元素的几何变形量以确定倾斜角α。一旦确定出倾斜角，则微处理器可将从智能手机401的定向传感器获得的三维定向数据与所确定的倾斜角相结合以确定第一外壳体表面101在由智能手机利用的预定参考坐标系中的正确定向。

根据本发明的另一方面，测量装置还包括附接到例如邻近于安装加速计的测量位置的测试对象上的多个机器可读位置标志。测量位置标志可表示测量位置处于测试对象的哪个位置，例如通过使用描述性的词汇(诸如，“翼尖”或“基部的尾翼边缘”)或通过跨越测试对象的预定坐标系的数字坐标组。因此，测试操作者可例如在上述读取或解码三轴加速计的每个机器可读二维码的过程之前或之后关联地使用智能手机的光扫描装置扫描测量位置标志。以这种方式，加速计位置信息和加速计定向数据两者可在测试对象的单个整体扫描过程中获得。技术人员将理解到，位置信息可连同加速计的三维定向数据和额外变换器信息/数据一起传输到远程测量系统。

Claims (22)

1.一种通过手持式光扫描装置检测变换器的空间定向的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a，将第一空间定向特征设置在所述变换器的至少第一外壳体表面上，其中，所述第一空间定向特征表示所述变换器的对由所述变换器测量的物理量敏感的第一敏感性轴，

步骤b，以相对于所述变换器的所述第一外壳体表面选择的空间定向将所述手持式光扫描装置放置在所述第一空间定向特征的视线中,

步骤c，通过所述手持式光扫描装置鉴别所述第一空间定向特征，

步骤d，与所述第一空间定向特征的所述鉴别关联地通过所述手持式光扫描装置的定向传感器检测所述手持式光扫描装置在一预定参考坐标系中的空间定向，

步骤e，基于所述第一空间定向特征和所述光扫描装置的所检测到的所述空间定向来确定所述变换器在所述预定参考坐标系中的空间定向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一空间定向特征包括在所述变换器的所述第一外壳体表面上的凸起或凹陷。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一空间定向特征包括第一定向标签，所述第一定向标签包括表示所述变换器的所述第一敏感性轴的第一机器可读码。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一机器可读码包括额外的变换器信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一机器可读码包括条形码、二维码、字母、数字或其任意组合中的一个或多个。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述第一定向标签包括：

第二机器可读码，表示所述变换器的基本上正交于所述变换器的所述第一敏感性轴延伸的第二敏感性轴。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一定向标签的所述第一机器可读码和所述第二机器可读码由所述第一外壳体表面的平面中的旋转非对称型样形成。

8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：

将第二空间定向特征设置在所述变换器的第二外壳体表面上，其中，所述第二空间定向特征表示所述变换器的对所测量的所述物理量敏感的第二敏感性轴；

其中，所述第二外壳体表面基本上正交于所述变换器的所述第一外壳体表面。

9.根据权利要求3所述的方法，包括：

在所述步骤a中，在制造所述变换器期间，将所述第一定向标签附接到所述变换器的所述第一外壳体表面。

10.根据权利要求3所述的方法，包括：

与将所述变换器安装到测试对象关联地，将所述第一定向标签附接在所述变换器的所述第一外壳体表面上。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述手持式光扫描装置包括相机，所述相机被配置成用于记录所述第一空间定向特征的图像。

12.根据权利要求1或2所述的方法，还包括以下步骤：

步骤f，通过所述手持式光扫描装置经由无线或有线数据通信链路将描述所述变换器在所述预定参考坐标系中的所确定的定向的定向数据传输到远程测量系统，其中，所述远程测量系统耦接到所述变换器的输出部以用于接收表示所测量的所述物理量的分量的变换器信号。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物理量为加速度、声音压力、力。

14.根据权利要求4所述的方法，其中，所述额外的变换器信息为序列号或批号、型号、校准数据。

15.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一定向标签包括：

第三机器可读码，表示所述变换器的基本上正交于所述变换器的所述第一敏感性轴和所述第二敏感性轴中的每一个延伸的第三敏感性轴。

16.一种变换器，包括：

变换器元件，安装在包括至少第一外壳体表面的变换器壳体上，

变换器输出部，耦接到所述变换器元件以用于供应表示所测量的物理量的分量的变换器信号，

第一定向标签，附接到所述第一外壳体表面，其中，所述第一定向标签包括第一机器可读码，所述第一机器可读码表示所述变换器元件的对所述物理量敏感的第一敏感性轴。

17.根据权利要求16所述的变换器，其中，所述第一定向标签包括：

第二机器可读码，表示所述变换器的基本上正交于所述变换器的所述第一敏感性轴延伸的第二敏感性轴。

18.根据权利要求16和17中任一项所述的变换器，其中，所述第一定向标签的所述第一机器可读码包括条形码、二维码、字母、数字或其任意组合中的一个或多个。

19.根据权利要求16所述的变换器，其中，所述物理量为加速度、声音压力、力。

20.根据权利要求17所述的变换器，其中，所述第一定向标签包括：

第三机器可读码，表示所述变换器的基本上正交于所述变换器的所述第一敏感性轴和所述第二敏感性轴中的每一个延伸的第三敏感性轴。

21.一种制造变换器的方法，包括以下步骤：

-制造包括第一外壳体表面的变换器壳体，

-将变换器元件附接到所述变换器壳体的一个或多个内表面，其中，所述变换器元件对物理量敏感，

-将所述变换器元件的至少一个电输出部连接到所述变换器的外部可接入的连接器的端子或针以用于供应表示所述物理量的至少一个分量的至少一个变换器信号；以及以下步骤中的至少一个：

i)将第一定向标签附接到所述变换器的第一外壳体表面，其中，所述第一定向标签包括表示所述变换器元件的对所述物理量敏感的第一敏感性轴的第一机器可读码：

ii)将所述第一机器可读码打印、刻入或冲压在所述变换器的所述第一外壳体表面上。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述物理量为加速度、声音压力、力。

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