CN218035505U - 传感器校准设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种传感器校准设备，用于校准从端细长型医疗器械的力检测装置，力检测装置包括力传感器、弹性件、活动框架和固定框架，活动框架和固定框架滑动连接；力传感器一端与活动框架连接，另一端与固定框架连接；弹性件一端与活动框架连接，另一端与固定框架连接；包括施力装置、标准力传感器、承载所述力检测装置的承载装置、主控单元；施力装置与标准力传感器连接；施力装置通过标准力传感器向承载装置上承载的力检测装置施加测试力；标准力传感器用于检测测试力；施力装置和标准力传感器分别与主控单元连接；其中，当进行校准时，力检测装置与主控单元连接。

Description

传感器校准设备

技术领域

本实用新型涉及到医疗器械领域，具体而言，涉及到一种传感器校准设备。

背景技术

手术机器人可以帮助医生执行细长型医疗器械的进退。而细长型医疗器械在血管系统中移动时会遇到阻力，医生在操作手术机器人时需要时时感受到这一阻力，才能更精准地进行操作。因此需要压力传感器测量细长型医疗器械受到的阻力值，然后根据这一阻力值向医生模拟细长型医疗器械在血管中受到的阻力。一般需要使用力检测装置检测细长型医疗器械在血管系统中移动时遇到的阻力。力检测装置中包含力传感器、弹性件、固定框架和活动框架，但是弹性件会抵消一部分外力，导致阻力无法完全作用到力传感器上，另外固定框架和活动框架存在空隙，也会导致阻力无法完全作用到力传感器上，因此力传感器无法准确测量细长型医疗器械受到的阻力。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种传感器校准设备，旨在解决力传感器无法准确测量细长型医疗器械受到的阻力的问题

本实用新型公开了以下技术方案：

一种传感器校准设备，用于校准从端细长型医疗器械的力检测装置，所述力检测装置包括力传感器、弹性件、活动框架和固定框架，所述活动框架和所述固定框架滑动连接；所述力传感器一端与所述活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；所述弹性件一端与所述活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；包括施力装置、标准力传感器、承载所述力检测装置的承载装置、主控单元；所述施力装置与所述标准力传感器连接；所述施力装置通过所述标准力传感器向所述承载装置上承载的所述力检测装置施加测试力；所述标准力传感器用于检测所述测试力；所述施力装置和所述标准力传感器分别与所述主控单元连接；其中，当进行校准时，所述力检测装置与所述主控单元连接。

进一步地，所述施力装置还包括动力装置和第一推杆；所述动力装置与所述第一推杆传动连接；所述第一推杆与所述标准力传感器连接。

进一步地，所述动力装置为电动推杆。

进一步地，还包括第二推杆；所述第二推杆与所述标准力传感器连接；所述标准力传感器通过所述第二推杆将所述测试力传递给所述力检测装置。

进一步地，还包括测试台，所述承载装置设置在所述测试台上，所述施力装置设置在所述测试台的端部。

进一步地，所述测试台包括支撑板和挡板；所述施力装置设置在所述支撑板的端部；所述挡板设置在所述支撑板远离所述施力装置的一端；所述承载装置设置在所述挡板和所述施力装置之间。

进一步地，所述标准力传感器为压阻式压力传感器。

进一步地，还包括采集卡，所述采集卡与所述主控单元连接；其中，当进行校准时，所述力检测装置通过所述采集卡与所述主控单元连接。

有益效果：

本实用新型通过标准力传感器测得施力装置施加给力检测装置的测试力，同时获得有关测试力-时间的数据，然后根据测得的测试力-时间数据校正力传感器测量的数据，这样一来，使用力检测装置测量细长型医疗器械在血管中受到的阻力时会更加准确，系统对医生模拟的细长型医疗器械在血管系统中移动时遇到的阻力也会更加精准。

附图说明

图1是本实用新型传感器校准设备一实施例的整体结构的示意图；

其中：1、施力装置；2、标准力传感器；3、承载装置；4、主控单元；5、第一推杆；6、动力装置；7、第二推杆；8、测试台。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，本实用新型提供一种传感器校准设备，用于校准从端细长型医疗器械的力检测装置，所述力检测装置包括力传感器、弹性件、活动框架和固定框架，所述活动框架和所述固定框架滑动连接；所述力传感器一端与活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；所述弹性件一端与活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；包括施力装置1、标准力传感器2、承载所述力检测装置的承载装置3、主控单元4；所述施力装置1与所述标准力传感器2连接；所述施力装置1通过所述标准力传感器2向所述承载装置3上承载的所述力检测装置施加测试力；所述标准力传感器2用于检测所述测试力；所述施力装置1和所述标准力传感器2分别与所述主控单元4连接；其中，当进行校准时，所述力检测装置与所述主控单元4连接。

在上述实施例中，通过标准力传感器2测得施力装置1施加给力检测装置的测试力，同时获得有关测试力-时间的数据，然后根据测得的测试力-时间数据校正力传感器测量的数据，这样一来，使用力检测装置测量细长型医疗器械在血管中受到的阻力时会更加准确，系统对医生模拟的细长型医疗器械在血管系统中移动时遇到的阻力也会更加精准。

力检测装置中包含力传感器、弹性件、固定框架和活动框架，在使用力检测装置检测细长型医疗器械在血管系统中移动时遇到的阻力时，阻力会作用在活动框架上，由于活动框架与固定框架滑动连接，在阻力的作用下，活动框架在固定框架上滑动。而力传感器一端与活动框架连接，另一端与所述固定框架连接，活动框架和固定框架之间的空间发生变化，因此力传感器会被挤压或者拉伸，因此力传感器会测量到阻力值的大小。但同时弹性件一端也与活动框架连接，另一端与固定框架连接，在活动框架与固定框架之间相对滑动时，弹性件也会被挤压或者拉伸，因此弹性件会抵消一部分阻力，导致阻力无法完全作用到力传感器上；另外固定框架和活动框架存在空隙，也会导致阻力无法完全作用到力传感器上；因此力传感器测得的阻力值不准确。在利用传感器校准设备对力传感器进行校准时，将力检测装置放置在承载装置3上，然后利用施力装置1模拟力检测装置承受的细长型医疗器械给予的阻力，施力装置1产生的测试力作用在活动框架上。

具体的校准过程：

施力装置1通过标准力传感器2向力检测装置施加测试力，同时标准力传感器2也测量测试力值。在这一过程中，标准力传感器2会实时测量到测试力值，获得测试力-时间数据。而力检测装置中的力传感器也会测量到不准确的测试力，力传感器是一种将压力信号转换成电信号的器件，通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，然后根据电信号的变化得出施加的力值，因此力传感器会实时得到电压值，获得电压-时间数据。

标准力传感器2和力传感器分别将测试力-时间数据和电压-时间数据发送给主控单元4，主控单元4从测试力-时间数据和电压-时间数据得到同一时间段内推力和电压的关系，令电压值当作自变量,力值当作因变量，将相同时刻的推力和电压代入公式Y＝kX+b，得到校准参数k和b，其中Y为力值，X为电压值。然后采用残差平方和、和方差、误差平方和，以及推力-时间数据、电压-时间数据验证k和b的准确性，判断拟合曲线Y＝kX+b能否满足实际精度要求，若Y＝kX+b满足实际精度要求，则将这一公式发送回力传感器，力传感器根据外界施加的力变化获得的电压值，将电压值代入公式Y＝kX+b，可获得准确的力值。综上，通过主控单元4根据标准力传感器2的数据对力传感器进行校准，使得力传感器测得的力值更加精确。

在一实施例中，所述施力装置1还包括动力装置6和第一推杆5；所述动力装置6与所述第一推杆5传动连接；所述第一推杆5与所述标准力传感器2连接。

在上述实施例中，动力装置6用来提供测试力的，然后动力装置6施力给第一推杆5以推动第一推杆5移动，第一推杆5进而将力施加给标准力传感器2，标准力传感器2测得动力装置6提供的测试力。可选的，动力装置6可以为丝杆电机、电动推杆等等。通过第一推杆5的设置可以让力的传递更加平稳，也能避免动力装置6的振动影响到标准力检测装置的测量。

在一实施例中，所述动力装置6为电动推杆。

在上述实施例中，电动推杆是一种将电机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。使用电动推杆作为动力装置6会更轻便更节能。

在一实施例中，还包括第二推杆7；所述第二推杆7与所述标准力传感器2连接；所述标准力传感器2通过所述第二推杆7将所述测试力传递给所述力检测装置。

在上述实施例中，第二推杆7一端与标准力传感器2连接，另一端与力检测装置中的活动框架连接，动力装置6提供测试力施加给第一推杆5，第一推杆5将测试力传递给标准力传感器2，然后标准力传感器2将测试力通过第二推杆7传递给活动框架。活动框架和固定框架的相对运动将测试力传递给力传感器，使得力传感器可以测量测试力的力值。第二推杆7的设置让力的传递更加平稳。

在一实施例中，还包括测试台8，所述承载装置3设置在所述测试台8上，所述施力装置1设置在所述测试台8的端部。

在上述实施例中，测试台8用来装载承载装置3，施力装置1设置在所述测试台8的端部，可以防止施力装置1的振动影响到力检测装置和标准力检测装置的测量。

在一实施例中，所述测试台8包括支撑板和挡板；所述施力装置1设置在所述支撑板的端部；所述挡板设置在所述支撑板远离所述施力装置1的一端；所述承载装置3设置在所述挡板和所述施力装置1之间。

在上述实施例中，承载装置3设置在挡板和施力装置1之间，当施力装置1施加测试力给力检测装置时，力检测装置可能会移动，挡板能够保护承载装置3和力检测装置不会掉落或损坏。

在一实施例中，所述标准力传感器2为压阻式压力传感器。

在上述实施例中，压阻式压力传感器的频率响应高，f0可达1.5M；体积小、耗电少；灵敏度高、精度好，可测量到0.1％的精确度。

在一实施例中，还包括采集卡，所述采集卡与所述主控单元4连接；其中，当进行校准时，所述力检测装置通过所述采集卡与所述主控单元4连接。

在上述实施例中，力检测装置通过采集卡将测量测试力时获得的电压-时间数据发送给主控单元4，然后主控单元4将降准参数k和b发送给采集卡。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种传感器校准设备，用于校准从端细长型医疗器械的力检测装置，所述力检测装置包括力传感器、弹性件、活动框架和固定框架，所述活动框架和所述固定框架滑动连接；所述力传感器一端与所述活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；所述弹性件一端与所述活动框架连接，另一端与所述固定框架连接；其特征在于，包括施力装置、标准力传感器、承载所述力检测装置的承载装置、主控单元；

所述施力装置与所述标准力传感器连接；

所述施力装置通过所述标准力传感器向所述承载装置上承载的所述力检测装置施加测试力；

所述标准力传感器用于检测所述测试力；

所述施力装置和所述标准力传感器分别与所述主控单元连接；

其中，当进行校准时，所述力检测装置与所述主控单元连接。

2.根据权利要求1所述的传感器校准设备，其特征在于，所述施力装置还包括动力装置和第一推杆；

所述动力装置与所述第一推杆传动连接；

所述第一推杆与所述标准力传感器连接。

3.根据权利要求2所述的传感器校准设备，其特征在于，所述动力装置为电动推杆。

4.根据权利要求2所述的传感器校准设备，其特征在于，还包括第二推杆；

所述第二推杆与所述标准力传感器连接；

所述标准力传感器通过所述第二推杆将所述测试力传递给所述力检测装置。

5.根据权利要求1所述的传感器校准设备，其特征在于，还包括测试台，所述承载装置设置在所述测试台上，所述施力装置设置在所述测试台的端部。

6.根据权利要求5所述的传感器校准设备，其特征在于，所述测试台包括支撑板和挡板；

所述施力装置设置在所述支撑板的端部；

所述挡板设置在所述支撑板远离所述施力装置的一端；

所述承载装置设置在所述挡板和所述施力装置之间。

7.根据权利要求1所述的传感器校准设备，其特征在于，所述标准力传感器为压阻式压力传感器。

8.根据权利要求1所述的传感器校准设备，其特征在于，还包括采集卡，所述采集卡与所述主控单元连接；

其中，当进行校准时，所述力检测装置通过所述采集卡与所述主控单元连接。

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