CN108334017A - 用于ar系统的可编程式阵列传感器 - Google Patents

Abstract

用于AR系统的可编程式阵列传感器，包括用于阵列组合的传感器单元片、至少一个PLC控制器，传感器单元片内设有数据元件片；数据元件片内设有I\O模块，数据占位变动模块，数据归零模块；数据占位变动模块在传感器单元片组成阵列时，会按照传感器单元片的实际位置生成占位标记，并在各数据占位变动模块之间同步。传感器阵列之后形成片状的传感界面，可对界面上任一点数据进行反馈。通过占位标记的生成，矩阵位置图的同步，使得PCL控制器只需接收阵列内的一个传感器即可得知整个阵列中每个传感器的位置以及每个传感器感应的数值，节省大量的输入接口，也使整个阵列显得更加精细、小巧，完全能满足AR系统应用于医学解剖及手术教学需求。

Description

用于AR系统的可编程式阵列传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及用于AR系统的可编程式阵列传感器。

背景技术

传感器样式以及种类都很多，基本原理就是将物理或化学反应转换成数字信号，现有传感器做得精度也越来越高，且根据需要也可以做得越来越小，在磁性传感器中，有些薄膜式的片状传感器应用也越来越广，但就目前从使用时安装位置而言，传感器差不多都是一个或两个安装在设备上面，对于像VR/AR系统来讲，有些虚拟的信息在给予使用者接触时就需要一些特别功能的传感器来实现。

如医学里面的解剖，外科手术等，需要虚拟一些大面积的皮肤表面，在VR技术时靠沉浸式的眼罩给予的是全虚拟的信息，再通过遥控器或在模型上安装一些按钮、传感器等进行眼罩外的操作，这完全不能满足需要高精度的医用教学。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有传感器的不足，而提供一种用于AR系统的可编程式阵列传感器。

本发明所要解决问题的技术方案如下：

用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：包括用于阵列组合的传感器单元片、至少一个用于担负该阵列数据组合汇集以及与外界装置信息相通的PLC控制器，传感器单元片内设有一数据元件片；所述传感器单元片的两侧设有插口，至少一个插口内设有数据连接卡座，另两侧设有柔性连接带，至少一个柔性连接带上设有数据连接插板，数据连接插板匹配数据连接卡座；所述数据元件片内设有I\O模块，数据占位变动模块，数据归零模块；所述数据连接卡座上设有占位金手指，为传感器供电的正负极金手指以及与数据归零模块相连的归零模块金手指；数据元件片内的数据占位变动模块在传感器单元片组成一组阵列时，会按照传感器单元片的实际位置生成占位标记，并在各数据元件片内的数据占位变动模块之间同步。

所述数据占位变动模块生成的占位标记设置于占位模块的矩阵位置图内，在两个以上的传感器单元片相连接时，这些数据元件片内的矩阵位置图根据位置自动生成占位标记并在彼此之间同步。

数据元件片内的数据归零模块可在传感器单元片阵列组合后在使用前对感应数值归零。

所述PLC控制器包括一蓝牙输出模块，电源I\O模块。

本发明的有益效果如下：

通过本发明的传感器阵列之后形成片状的传感界面，可对界面上任一点数据进行反馈。

通过占位标记的生成，矩阵位置图的同步，使得PCL控制器只需接收阵列内的一个传感器即可得知整个阵列中每个传感器的位置以及每个传感器感应的数值，节省大量的输入接口，也使整个阵列显得更加精细、小巧，完全能满足AR系统应用于医学解剖及手术教学需求。

附图说明：

图1是本发明传感器单元片的结构示意图；

图2是本发明传感器单元片的内部结构示意图一；

图3是本发明传感器单元片的内部结构示意图二；

图4是本发明传感器单元片组成阵列的结构框架图；

图5是本发明矩阵位置图的结构示意图；

图6是本发明使用时放置于模型上的使用状态参考图。

本发明所要解决问题的技术方案如下：

用于AR系统的可编程式阵列传感器，包括用于阵列组合的传感器单元片1、至少一个用于担负该阵列数据组合汇集以及与外界装置信息相通的PLC控制器2，传感器单元片1内设有一数据元件片3；所述传感器单元片1的两侧设有插口11、12，至少一个插口内设有数据连接卡座15，另两侧设有柔性连接带13、14，至少一个柔性连接带上设有数据连接插板16，数据连接插板16匹配数据连接卡座15；所述数据元件片内设有I\O模块31，数据占位变动模块32，数据归零模块33；所述数据连接卡座15上设有占位金手指，为传感器供电的正负极金手指以及与数据归零模块相连的归零模块金手指；数据元件片3内的数据占位变动模块在传感器单元片1组成一组阵列∑时，会按照传感器单元片1的实际位置生成占位标记，并在各数据元件片3内的数据占位变动模块之间同步。

所述柔性连接带的整体长度长于插口的深度。这样有利于多余的，露在两个传感器单元片之间的柔性连接带可使得传感器单元片可以实现贴覆在具有曲面的模型表面。

在本发明中，传感器单元片1因为在组合之后可以在各个传感器单元片内同步占位标记，所以在套置模型或覆盖在模型上对于使用范围较少，阵列的数量并不是很多的情况下，也可用单片机代替PLC控制器，对传感器的数据进行汇集与输出。

在本发明中，传感器单元片可选的传感器种类很多，主要以磁感为主，对金属会产生磁感应。这样可不需要再对教学用手术用具进行特殊的设置。

参阅图4，所述数据占位变动模块生成的占位标记A1……An、B1……Bn、C1……Cn、D1……Dn（图4只是例举从A至D的标记，应当明白并非只是限定至D）,设置于占位模块的矩阵位置图∑map内，矩阵位置图∑map参阅图5，在两个以上的传感器单元片相连接时，这些数据元件片内的矩阵位置图根据位置自动生成占位标记并在彼此之间同步。也就是说，在占位标记为A1的传感器单元片与占位标记为A2的传感器单元片相连接时，两个传感器单元片内数据元件片的数据占位变动模块会根据两者相连的位置在两个传感器单元片内数据占位变动模块内的矩阵位置图∑map上生成位置关系为相邻的A1和A2占位标记，而在A2接入占位标记为A3的传感器单元片时，标记为A2的传感器单元片又与标记为A3的传感器单元片内数据占位变动模块内的矩阵位置图∑map生成位置关系为相领的A2和A3占位标记，之后标记为A2的传感器单元片的矩阵位置图∑map因为新增一个A3，会自动与其他周边的传感器单元片同步自身的矩阵位置图∑map，此时A1标记的传感器单元片内数据占位变动模块的矩阵位置图∑map会更新成A1、A2和A3的最新状态。

根据相连的位置和次序，在几次更新中整个阵列内的传感器单元片内都会存有一个完全同步的矩阵位置图∑map，这样只需要一个传感器单元片与PCL操制器相连就可以了。

数据元件片3内的数据归零模块33可在传感器单元片1阵列组合后在使用前对感应数值归零。

参阅图6，在本发明中，传感器单元片阵列组合成传感器后，可以铺设在模型的表面，根据模型表面的弯曲度不同，各传感器之间或多或少会存在干扰，这种干扰表现的数据的变化，因此，为了不影响正常的使用，就需要利用数据归零模块33的归零功能，将已经产生的数据在输出时表记为零。而在之后正常使用产生数值时，将产生的数值减去归零之前的数值再输出。

数据占位变动模块可将感应数值在矩阵位置图占位标记处生成，并随矩阵位置图在彼此之间同步。

在本发明中，当传感器感应到数值之后会在数据占位变动模块的作用下，在原先的矩阵位置图内实实生成感应数值并在组成阵列的各个传感器单元片内的数据元件片中的数据占位变动模块之间同步，这样就可以实现精准的定位。

所述PLC控制器2包括一蓝牙输出模块，电源I\O模块。在本发明中，蓝牙输出模块可以使PLC控制器2直接与外置设备相连，如VR\AR设备，主要是AR设备，因为VR沉侵式的原理，用手操作时不需要如本发明所提供的这种高精度的传感器。

本发明实现的原理如下：

本传感器单元片可以在出厂时根据教学用模型的样式与类型，预先阵列成可覆盖在模型表面的传感器传感界面，在这些阵列的传感器单元片一旁相连的PLC操控器的电源输入端预先留出，然后将其连带模型，应用到AR系统中。当然在后期中，如果只是为了演示或者学生课外练习，可以将阵列的传感器包在纸箱、枕头之类的物体表面。

参阅图6，传感器覆盖在人体模型的某些部位上，使用时，通过PLC控制器与AR系统相连，在PLC控制器通电之后，通过电源I\O模块将电源提供给组成阵列的传感器单元片内，传感器单元片内数据元件片中的数据归零模块先对自身传感器单元片所感应到的数值进行归零操作，然后数据占位变动模块将阵列内的传感器单元片的位置进行同步，这里数据归零模块在数据占位变动模块同步矩阵位置图之前优先执行。

之后，通过AR系统在传感器传感界面形成模拟信息，如人体的皮肤，内脏表面，一些伤口表面等，然后通过对传感器有反应的教学用手术用具对传感器传感界面进行操作，一般情况下，教学用手术用具部分或全部为金属材质，这样在传感器上移动时，会产生磁感应。同时AR系统显示出对上述模拟信息进行手术操作，而传感器对应的部位在矩阵位置图的位置条件下，可对感应数值以及感应次数等参数进行实实检测并对应模型的部位被AR系统采集并编入AR系统中，从而达到精确AR模拟的效果，使得医学解剖及手术教学显得更加容易。

另外，本发明还可以应用到其他AR系统中，甚至是之后的MR应用中。

Claims (5)

1.用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：

包括用于阵列组合的传感器单元片、至少一个用于担负该阵列数据组合汇集以及与外界装置信息相通的PLC控制器，传感器单元片内设有一数据元件片；

所述传感器单元片的两侧设有插口，至少一个插口内设有数据连接卡座，另两侧设有柔性连接带，至少一个柔性连接带上设有数据连接插板，数据连接插板匹配数据连接卡座；

所述数据元件片内设有I\O模块，数据占位变动模块，数据归零模块；

所述数据连接卡座上设有占位金手指，为传感器供电的正负极金手指以及与数据归零模块相连的归零模块金手指；

数据元件片内的数据占位变动模块在传感器单元片组成一组阵列时，会按照传感器单元片的实际位置生成占位标记，并在各数据元件片内的数据占位变动模块之间同步。

2.根据权利要求1所述的用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：所述数据占位变动模块生成的占位标记设置于占位模块的矩阵位置图内，在两个以上的传感器单元片相连接时，这些数据元件片内的矩阵位置图根据位置自动生成占位标记并在彼此之间同步。

3.根据权利要求1所述的用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：数据元件片内的数据归零模块可在传感器单元片阵列组合后在使用前对感应数值归零。

4.根据权利要求2所述的用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：

数据占位变动模块可将感应数值在矩阵位置图占位标记处生成，并随矩阵位置图在彼此之间同步。

5.根据权利要求1所述的用于AR系统的可编程式阵列传感器，其特征在于：所述PLC控制器包括一蓝牙输出模块，电源I\O模块。