DE102019200652A1 - Kalibrierung eines Magnetsenders - Google Patents

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DE102019200652A1
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magnetic
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sensors
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Mark Robert Schneider
Charles Robertson
Joseph Bruce Durfee
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Abstract

Eine Kalibriervorrichtung umfasst: mehrere Magnetsensoren, die an der Kalibriervorrichtung positioniert sind, wobei die mehreren Magnetsensoren einen Raum definieren, eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, in dem durch die mehreren Magnetsensoren definierten Raum positioniert zu werden, wobei die Steuereinrichtung einen Magnetsender aufweist, und einen oder mehrere Prozessoren, die dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Veranlassen des Magnetsenders, mehrere Magnetfelder zu erzeugen, Empfangen von Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der mehreren an den mehreren Magnetsensoren empfangenen Magnetfelder beruhen, Berechnen von Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung des Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen Signale und Feststellen, ob die berechneten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren innerhalb einer oder mehreren Schwellengrenzen bekannter Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren liegen.

Description

  • BEANSPRUCHUNG DER PRIORITÄT
  • Diese Anmeldung beansprucht nach 35 USC §119(e) die Priorität aus der am 19. Januar 2018 eingereichten US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 62/619 624 , deren gesamter Inhalt hier durch Verweis aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft die Kalibrierung eines Magnetsenders.
  • HINTERGRUND
  • Augmented-Reality(AR)-, Virtual-Reality(VR)- und andere Systeme können elektromagnetische Verfolgungs(EMT)-Systeme zur Unterstützung der Lokalisierung von Vorrichtungen in verschiedenen Zusammenhängen (beispielsweise Spiel-, medizinisch usw.) verwenden. Solche Systeme verwenden einen Magnetsender in der Nähe eines Magnetsensors, so dass der Sensor und der Sender räumlich in Bezug zueinander angeordnet werden können. Eine ungeeignete Kalibrierung des Senders in Bezug auf den Sensor (oder umgekehrt) kann bewirken, dass das EMT-System inkorrekte Positionen für den Sensor oder den Sender übermittelt.
  • KURZFASSUNG
  • Die Kalibrierung eines Magnetsenders kann durch Positionieren des Senders in einer Kalibriervorrichtung erfolgen, die mehrere an verschiedenen bekannten Stellen und Orientierungen in der Kalibriervorrichtung positionierte Magnetsensoren aufweist. Der Sender kann ein oder mehrere Magnetfelder erzeugen, und die mehreren an bekannten Stellen der Kalibriervorrichtung beabstandeten Sensoren empfangen die erzeugten Magnetfelder und wandeln sie in ein oder mehrere elektrische Signale um, welche die Position und Orientierung des jeweiligen Sensors in Bezug auf den Sender angeben. Insbesondere empfängt ein Computersystem die elektrischen Signale von jedem Sensor und wandelt sie in Positions- und Orientierungs(P&O)-Daten um, welche die Position und Orientierung des jeweiligen Sensors in Bezug auf den Sender angeben.
  • Weil die Position und Orientierung jedes Sensors in Bezug auf den Sender bekannt ist, kann festgestellt werden, ob die von den mehreren Sensoren erzeugten elektrischen Signale die Positionen und Orientierungen der Sensoren in Bezug auf den Sender genau repräsentieren. Falls festgestellt wird, dass die von den mehreren Sensoren erzeugten Signale keine genaue Repräsentation der Positionsbeziehung zwischen den Sensoren und Sendern bereitstellen, kann das Computersystem einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren unter Verwendung eines Kalibrieralgorithmus bestimmen. Die Kalibrierkorrekturfaktoren können zur Kalibrierung des bestimmten Senders verwendet werden, so dass vom Sender erzeugte Magnetfelder zur genauen Bestimmung von Positionen und Orientierungen des Sensors in Bezug auf den Sender führen (und beispielsweise einer genauen Bestimmung der Positionen und Orientierungen in AR-, VR- und/oder EMT-Systemen verwendeten Sensoren).
  • Im Allgemeinen weist eine Kalibriervorrichtung bei einem Aspekt Folgendes auf: mehrere Magnetsensoren, die an der Kalibriervorrichtung positioniert sind, wobei die mehreren Magnetsensoren einen Raum definieren, eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, in dem durch die mehreren Magnetsensoren definierten Raum positioniert zu werden, wobei die Steuereinrichtung einen Magnetsender aufweist, und einen oder mehrere Prozessoren, die dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Veranlassen des Magnetsenders, mehrere Magnetfelder zu erzeugen, Empfangen von Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der mehreren an den mehreren Magnetsensoren empfangenen Magnetfelder beruhen, Berechnen von Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Steuereinrichtung und des Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen Signale und Feststellen, ob die berechneten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren innerhalb einer oder mehreren Schwellengrenzen bekannter Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren liegen.
  • Implementationen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen.
  • Bei einigen Implementationen sind der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt, auf der Grundlage eines Kalibrieralgorithmus einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender auf der Grundlage von Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren zu bestimmen.
  • Bei einigen Implementationen sind der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer Kalibrierdatei, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweist, und Anwenden der Kalibrierdatei auf den Magnetsender.
  • Bei einigen Implementationen sind die eine oder die mehreren Schwellengrenzen null, so dass Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender unabhängig von den Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren bestimmt werden.
  • Bei einigen Implementationen weist die Kalibriervorrichtung eine Anbringung auf, die dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung und den Magnetsender in einer festen Position und Orientierung in Bezug auf die mehreren Sensoren zu halten.
  • Bei einigen Implementationen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, mit der Kalibriervorrichtung zu kommunizieren.
  • Bei einigen Implementationen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, in einem Augmented-Reality(AR)-System und/oder einem Virtual-Reality(VR)-System verwendet zu werden.
  • Bei einigen Implementationen sind zumindest einige der mehreren Magnetsensoren abnehmbar an der Kalibriervorrichtung befestigt.
  • Bei einigen Implementationen sind zumindest einige der mehreren Magnetsensoren beweglich an der Kalibriervorrichtung angebracht, so dass die Position und/oder die Orientierung der zumindest einigen von den mehreren Magnetsensoren einstellbar ist.
  • Bei einigen Implementationen stehen der eine oder die mehreren Prozessoren in Kommunikation mit einem Multiplexierschalter, der es dem einen oder den mehreren Prozessoren ermöglicht, die Signale von jedem der mehreren Magnetsensoren in Reihe zu empfangen.
  • Bei einigen Implementationen weist die Kalibriervorrichtung eine Anbringung auf, die dafür ausgelegt ist, eine Referenzsteuereinrichtung aufzunehmen, die einen kalibrierten Magnetsender aufweist, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Veranlassen des kalibrierten Magnetsenders, eine zweite Anzahl von Magnetfeldern zu erzeugen, Empfangen zweiter Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der an den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Anzahl von Magnetfeldern beruhen, und Berechnen der bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Referenzsteuereinrichtung und des kalibrierten Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Signale.
  • Bei einigen Implementationen werden ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für einen oder mehrere von den mehreren Magnetsensoren vor der Verwendung in der Kalibriervorrichtung bestimmt.
  • Bei einigen Implementationen sind der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer oder mehrerer Kalibrierdateien, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweisen, und Anwenden der einen oder der mehreren Kalibrierdateien auf den einen oder mehreren von den mehreren Magnetsensoren.
  • Im Allgemeinen weist ein System bei einem Aspekt eine Steuereinrichtung, die einen Magnetsender aufweist, und eine Kalibriervorrichtung auf, welche ein Gehäuse, mehrere am Gehäuse positionierte Magnetsensoren und eine innerhalb des Gehäuses positionierte Anbringung, die dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung aufzunehmen, umfasst. Das System weist auch ein Computersystem auf, das in Kommunikation mit der Kalibriervorrichtung steht. Das Computersystem ist dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Veranlassen des Magnetsenders, mehrere Magnetfelder zu erzeugen, Empfangen von Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der mehreren an den mehreren Magnetsensoren empfangenen Magnetfelder beruhen, Berechnen von Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Steuereinrichtung und des Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen Signale und Feststellen, ob die berechneten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren innerhalb einer oder mehreren Schwellengrenzen bekannter Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren liegen.
  • Implementationen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen.
  • Bei einigen Implementationen ist das Computersystem ferner dafür ausgelegt, auf der Grundlage eines Kalibrieralgorithmus einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender auf der Grundlage von Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren zu bestimmen.
  • Bei einigen Implementationen ist das Computersystem ferner dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer Kalibrierdatei, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweist, und Anwenden der Kalibrierdatei auf den Magnetsender.
  • Bei einigen Implementationen ist die Anbringung dafür ausgelegt, die Steuereinrichtung und den Magnetsender in einer festen Position und Orientierung in Bezug auf die mehreren Sensoren zu halten.
  • Bei einigen Implementationen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, mit dem Computersystem und/oder der Kalibriervorrichtung zu kommunizieren.
  • Bei einigen Implementationen ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, in einem Augmented-Reality(AR)-System und/oder einem Virtual-Reality(VR)-System verwendet zu werden.
  • Bei einigen Implementationen sind zumindest einige der mehreren Magnetsensoren abnehmbar an der Kalibriervorrichtung befestigt.
  • Bei einigen Implementationen sind zumindest einige der mehreren Magnetsensoren beweglich an der Kalibriervorrichtung angebracht, so dass die Position und/oder die Orientierung der zumindest einigen von den mehreren Magnetsensoren einstellbar ist.
  • Bei einigen Implementationen weist das System einen Multiplexierschalter in Kommunikation mit dem Computersystem auf, der es dem Computersystem ermöglicht, die Signale von jedem der mehreren Magnetsensoren in Reihe zu empfangen.
  • Bei einigen Implementationen ist die Anbringung dafür ausgelegt, eine Referenzsteuereinrichtung aufzunehmen, die einen kalibrierten Magnetsender aufweist, und ist das Computersystem ferner dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Veranlassen des kalibrierten Magnetsenders, eine zweite Anzahl von Magnetfeldern zu erzeugen, Empfangen zweiter Signale von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der an den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Anzahl von Magnetfeldern beruhen, und Berechnen der bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Referenzsteuereinrichtung und des kalibrierten Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Signale.
  • Bei einigen Implementationen werden ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für einen oder mehrere von den Magnetsensoren vor der Verwendung in der Kalibriervorrichtung bestimmt.
  • Bei einigen Implementationen ist das Computersystem ferner dafür ausgelegt, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer oder mehrerer Kalibrierdateien, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweisen, und Anwenden der einen oder der mehreren Kalibrierdateien auf den einen oder die mehr als einen von den mehreren Magnetsensoren.
  • Vorteile der hier beschriebenen Systeme und Techniken umfassen die Verwendung einer zweckgebundenen Kalibriervorrichtung zum schnellen und genauen Kalibrieren mehrerer Sender (beispielsweise mehrerer getesteter Vorrichtungen (DUT)). Beispielsweise können die Positionen und Orientierungen verschiedener Sensoren der Kalibriervorrichtung in Bezug auf die Sender-DUT bestimmt werden, wobei die Position und die Orientierung jedes Sensors gleichzeitig oder schnell in Reihe bestimmt werden. Die Kalibriervorrichtung benötigt keine beweglichen Teile (beispielsweise zum Bewegen eines Sensors zu mehreren verschiedenen Stellen). Vielmehr wird eine Reihe von Sensoren an vorgegebenen bekannten Stellen positioniert. Eine solche Kalibriervorrichtung vereinfacht die Kalibrierprozedur und beschleunigt die Kalibrierung und das Testen. Ein Dreiachsenverschiebesystem und/oder -orientierungssystem (beispielsweise in der Art eines solchen, das ein Gerüst und/oder einen Gimbel aufweist) wird überflüssig gemacht.
  • Die Einzelheiten eines oder mehrerer Ausführungsformen werden in den anliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile werden anhand der Beschreibung und der Zeichnungen und anhand der Ansprüche verständlich werden.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften elektromagnetischen V erfolgungs(EMT)- Systems,
    • 2 ein Beispiel einer Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren eines Senders zur Verwendung im EMT-System aus 1,
    • 3 die in einem Selbstkalibriermodus arbeitende Kalibriervorrichtung aus 2 und
    • 4 ein Beispiel einer Rechenvorrichtung und einer mobilen Rechenvorrichtung, die verwendet werden können, um die hier beschriebenen Techniken zu implementieren.
  • Gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Zeichnungen geben gleiche Elemente an.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein elektromagnetisches Verfolgungssystem (EMT-System) kann in Spiel- und/oder chirurgischen Umgebungen verwendet werden, um Vorrichtungen (beispielsweise Spiel Steuereinrichtungen, Head-Mounted Displays, medizinische Geräte, Roboterarme usw.) zu verfolgen und dadurch zu ermöglichen, dass ihre jeweiligen dreidimensionalen Positionen und Orientierungen einem Benutzer des Systems bekannt sind. Augmented-Reality(AR)- und Virtual-Reality(VR)-Systeme verwenden auch EMT-Systeme zur Ausführung beispielsweise einer Kopf-, Hand- und Körperverfolgung, um die Bewegung eines Benutzers mit dem AR/VR-Inhalt zu synchronisieren. Solche EMT-Systeme verwenden einen Magnetsender in der Nähe eines Magnetsensors zur Bestimmung der Position und/oder der Orientierung des Sensors in Bezug auf den Sender. Sender und Sensoren, die in solchen Systemen verwendet werden, können kalibriert werden, um zu gewährleisten, dass die Sender und die Sensoren dem Benutzer genaue Positions- und Orientierungsinformationen bereitstellen können. Falls ein EMT-Sensor oder -Sender nicht kalibriert ist oder nicht richtig kalibriert ist, kann die Genauigkeit stark vermindert werden.
  • Die Kalibrierung eines Magnetsenders kann durch Positionieren des Senders in einer Kalibriervorrichtung ausgeführt werden, die mehrere Magnetsensoren aufweist, die an verschiedenen physikalisch bekannten Stellen und in verschiedenen physikalisch bekannten Orientierungen und/oder durch Kalibrierung bestimmten bekannten Stellen und Orientierungen in der Kalibriervorrichtung angeordnet sind. Beispielsweise kann die Kalibriervorrichtung eine Anbringung aufweisen, die dafür ausgelegt ist, eine Vorrichtung (beispielsweise eine Spielsteuereinrichtung), die den Sender aufweist, aufzunehmen. Ein Computersystem, das mit der Kalibriervorrichtung kommuniziert, kann den Sender veranlassen, ein oder mehrere Magnetfelder zu erzeugen. Die mehreren an bekannten Stellen der Kalibriervorrichtung beabstandeten Sensoren empfangen die erzeugten Magnetfelder und wandeln die Magnetfelder in ein oder mehrere elektrische Signale um, welche die Position und Orientierung des jeweiligen Sensors in Bezug auf den Sender angeben. Insbesondere wandelt das Computersystem die von jedem Sensor empfangenen elektrischen Signale in Position- und Orientierungs(P&O)-Daten um, welche die Position und die Orientierung des jeweiligen Sensors in Bezug auf den Sender angeben. Auf diese Weise bestimmt das Computersystem die Position und die Orientierung der Sensoren in Bezug auf den Sender.
  • Weil die Position und die Orientierung jedes Sensors in Bezug auf den Sender bekannt ist, kann das Computersystem feststellen, ob die von den mehreren Sensoren erzeugten elektrischen Signale genau mit den physikalisch und/oder durch Kalibrierung bestimmten bekannten Positionen und Orientierungen der Sensoren in Bezug auf den Sender übereinstimmen. Falls das Computersystem feststellt, dass die von den mehreren Sensoren erzeugten Signale keine genaue Repräsentation der Positionsbeziehung zwischen den Sensoren und dem Sender bereitstellen, kann es durch einen Kalibrieralgorithmus einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren bestimmen. Die Kalibrierkorrekturfaktoren können verwendet werden, um den bestimmten Sender zu kalibrieren, so dass durch den Sender erzeugte Magnetfelder dazu führen, dass durch ein AR-, VR- und/oder EMT-System, worin der Sender enthalten ist, genaue P&O-Daten bestimmt werden.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines EMT-Systems 100, das als Teil eines VR/AR- oder anderen Systems (beispielsweise eines medizinischen Systems) verwendet werden kann. Das EMT-System 100 weist wenigstens ein Head-Mounted Display (HMD) 102 auf, das einen Magnetsensor 112 und eine Steuereinrichtung 104, die einen Magnetsender 114 aufweist, aufweist. Das HMD 102 und die Steuereinrichtung 104 sind dafür ausgelegt, die Position (beispielsweise in x, y und z) und die Orientierung (beispielsweise in Azimut, Höhe und Roll) im dreidimensionalen Raum in Bezug zueinander zu verfolgen. Beispielsweise ist der Sender 114 der Steuereinrichtung 104 dafür ausgelegt, den Sensor 112 des HMD 102 in Bezug auf einen durch die Position und die Orientierung des Senders 114 definierten Referenzrahmen zu verfolgen, oder ist der Sensor 112 des HMD 102 dafür ausgelegt, den Sender 114 der Steuereinrichtung 104 in Bezug auf einen durch die Position und die Orientierung des Sensors 112 definierten Referenzrahmen zu verfolgen. Der bestimmte Sensor 112 und der bestimmte Sender 114, die vom EMT-System 100 verwendet werden, können durch den Prozedurtyp, Messleistungsanforderungen usw. bestimmt werden.
  • Die Position und die Orientierung des HMD 102 und der Steuereinrichtung 104 können in Bezug zueinander innerhalb eines Verfolgungsvolumens 106 verfolgt werden. Wenngleich das Verfolgungsvolumen 106 als ein definierter Raum dargestellt ist, ist zu verstehen, dass das Verfolgungsvolumen 106 ein beliebiger dreidimensionaler Raum, einschließlich dimensionsloser dreidimensionaler Räume (beispielsweise großer Innen- und/oder Außenbereiche usw.) sein kann.
  • Bei einigen Implementationen weist der Sender 114 drei orthogonal gewickelte Magnetspulen auf, die hier als x-, y- und z-Spulen bezeichnet werden. Durch die drei Spulen fließende elektrische Ströme bewirken, dass drei Spulen drei orthogonale Magnetfelder bei drei Frequenzen (beispielsweise drei verschiedenen Frequenzen) für FDM(Frequenzgetrenntlagemultiplexierung)-Anwendungen oder drei Pulsen (beispielsweise drei verschiedenen Zeitschlitzen) für TDM(Zeitgetrenntlagemultiplexierung)-Anwendungen erzeugen. Die drei Frequenzen können drei nicht beabstandete Frequenzen, beispielsweise 34 kHz, 34,25 kHz und 34,5 kHz, sein, wenngleich auch oder alternativ andere Frequenzen verwendet werden können. Bei einigen Implementationen können die Spulen Magnetfelder bei derselben Frequenz erzeugen, jedoch beispielsweise in einer TDM-Art verwendet werden. Der Sensor 112 weist auch drei orthogonal gewickelte Magnetspulen auf, die hier als x-, y- und z-Spulen bezeichnet werden. Ansprechend auf die erfassten Magnetfelder werden durch magnetische Induktion Spannungen in den Spulen des Sensors 112 erzeugt. Jede Spule des Sensors 112 erzeugt ein elektrisches Signal für jedes von den Spulen des Senders 114 erzeugte Magnetfeld, wobei beispielsweise die x-Spule des Sensors 112 ansprechend auf das von der x-Spule des Senders 114 empfangene Magnetfeld ein erstes elektrisches Signal erzeugt, ansprechend auf das von der y-Spule des Senders 114 empfangene Magnetfeld ein zweites elektrisches Signal erzeugt und ansprechend auf das von der z-Spule des Senders 114 empfangene Magnetfeld ein drittes elektrisches Signal erzeugt. Die y- und z-Spulen des Sensors 112 erzeugen ähnlich elektrische Signale für jedes der von jeder Spule des Senders 114 empfangenen Magnetfelder. Der Sensor kann auch andere Erfassungselemente aufweisen, welche Magnetfelder messen, beispielsweise Hall-Effekt-Elemente usw.
  • Die Daten vom Sensor 112 können als Datenmatrix (beispielsweise 3 x 3-Matrix) repräsentiert werden, was in die Position und die Orientierung des Sensors 112 in Bezug auf den Sender 114 aufgelöst werden kann oder umgekehrt. Auf diese Weise werden die Position und die Orientierung des Sensors 112 und des Senders 114 gemessen. Insbesondere ist in das HMD 102 aufgenommene Elektronik dafür ausgelegt, die Position und die Orientierung der Steuereinrichtung 104 in Bezug auf das HMD 102 auf der Grundlage der Eigenschaften der vom Sender 114 erzeugten Magnetfelder und der verschiedenen vom Sensor 112 erzeugten elektrischen Signale zu bestimmen. Wie nachstehend beschrieben wird, kann ein getrenntes Computersystem (beispielsweise das Computersystem 212 aus den 2 und 3) auch dafür ausgelegt werden, die Position und die Orientierung eines Sensors und/oder eines Senders zu bestimmen.
  • Falls der Sender 114 und/oder der Sensor 112 nicht genau kalibriert sind, können die bestimmte (beispielsweise berechnete) Position und Orientierung des Senders 114 und/oder Sensors 112 die wahre (beispielsweise tatsächliche) Position und Orientierung nicht widerspiegeln.
  • Kalibrierung des Senders
  • 2 zeigt ein Beispiel einer Kalibriervorrichtung 200 zum Kalibrieren eines Senders (beispielsweise des Senders 114 aus 1). Die Kalibriervorrichtung 200 kann zum Kalibrieren des Senders 114 verwendet werden, während der Sender 114 in die Steuereinrichtung 104 aufgenommen (beispielsweise darin untergebracht) ist. Die Kalibriervorrichtung 200 kann dafür ausgelegt sein, mehrere getestete Vorrichtungen (beispielsweise DUT) zu kalibrieren. Das heißt, dass die Kalibriervorrichtung 200 eine erste DUT in Form eines in eine erste Steuereinrichtung aufgenommenen ersten Senders, eine zweite DUT in Form eines in eine zweite Steuereinrichtung aufgenommenen zweiten Sensders usw. kalibrieren kann. Diese Kalibrierung mehrerer DUT kann gewährleisten, dass alle Sender 114 und Steuereinrichtungen 104 über verschiedene EMT-Systeme 100 gemeinsame Kalibriereigenschaften aufweisen.
  • Beim erläuterten Beispiel weist die Kalibriervorrichtung 200 ein Gehäuse 202 und eine Abdeckung 204 auf. Die Abdeckung 204 kann drehbar mit dem Gehäuse 202 verbunden sein, so dass die Abdeckung 204 geöffnet werden kann, um Zugang zu einer Anbringung 206 bereitzustellen, die sich innerhalb des Gehäuses 202 befindet. Bei einigen Implementationen befindet sich die Anbringung 206 im Bereich einer vorderen Fläche des Gehäuses 202. Bei einigen Implementationen kann die Anbringung 206 durch eine Öffnung im Gehäuse 202 zugänglich sein. Die Anbringung 206 ist dafür ausgelegt, eine Vorrichtung für die Kalibrierung aufzunehmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 104, die den Sender 114 aus 1 aufweist, zur Kalibrierung auf der Anbringung 206 angeordnet werden. Die Anbringung 206 weist einen Riemen 207 auf, um die Befestigung der Steuereinrichtung 104 an der Anbringung 206 während der Kalibrierung zu unterstützen. Bei einigen Implementationen kann die Anbringung 206 alternativ oder zusätzlich ein anderes Befestigungselement in der Art eines Geschirrs aufweisen, um dabei zu helfen, die Steuereinrichtung 104 an ihrem Ort zu halten. Wenngleich die Kalibriervorrichtung 200 beim erläuterten Beispiel die Anbringung 206 aufweist, kann die Anbringung 206 bei einigen Implementationen fortgelassen sein. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 104 an (beispielsweise auf, in usw.) der Kalibriervorrichtung 200 auf einer Anbringungsfläche (beispielsweise einer Fläche der Kalibriervorrichtung 200, die dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung 104 aufzunehmen) angeordnet werden. Mit anderen Worten ist keine zweckgebundene Anbringung erforderlich, um die Steuereinrichtung 104 in einer bestimmten Position und Orientierung zu halten.
  • Die Kalibriervorrichtung 200 weist eine Gruppe von Sensoren 208 auf, die auf und/oder in und/oder über die Kalibriervorrichtung 200 verteilt angeordnet sind. Bei einigen Implementationen weist die Kalibriervorrichtung zwölf Sensoren 208 auf, wenngleich weniger oder zusätzliche Sensoren 208 verwendet werden können. Beispielsweise können einer oder mehrere der Sensoren 208 auf einer Außenseitenfläche des Gehäuses 202, auf einer Innenseitenfläche des Gehäuses 202, im Inneren des Gehäuses 202, auf einer innenseitigen Bodenfläche des Gehäuses 202, auf einer außenseitigen Bodenfläche des Gehäuses 202, auf einer Außenseitenfläche der Abdeckung 204, auf einer Innenseitenfläche der Abdeckung 204, im Inneren des Gehäuses 202 und/oder der Abdeckung 204 aufgehängt usw. positioniert sein. Einige der Sensoren 208 sind in der Darstellung aus 2 fortgelassen oder andernfalls nicht dargestellt. Die Gruppe von Sensoren 208 wird manchmal als Sensorbaum oder Baum von Sensoren bezeichnet. Die Kalibriervorrichtung 200 weist auch eine Kommunikationsschnittstelle 210 auf, die es der Kalibriervorrichtung 200 ermöglicht, mit einer Rechenvorrichtung in der Art eines Computersystems 212 zu interagieren. Das heißt, dass die Kommunikationsschnittstelle 210 die Kommunikation zwischen der Kalibriervorrichtung 200 und dem Computersystem 212 erleichtert. Wenngleich das Computersystem 212 als durch eine verdrahtete Verbindung mit der Kalibriervorrichtung 200 verbunden dargestellt ist, kann die Kalibriervorrichtung 200 bei einigen Implementationen drahtlose Kommunikationsfähigkeiten aufweisen, so dass die Kalibriervorrichtung 200 drahtlos mit dem Computersystem 212 kommunizieren kann. Die Sensoren 208 sind mit der Kommunikationsschnittstelle 210 verbunden, so dass das Computersystem 212 mit den Sensoren 208 kommunizieren kann (beispielsweise Signale von den Sensoren 208 empfangen und den Sensoren 208 Informationen bereitstellen kann).
  • Bei einigen Implementationen kann die Kalibriervorrichtung 200 eine oder mehrere zusätzliche/andere Techniken verwenden als jene, die mit Bezug auf 2 beschrieben wurden, um zu ermöglichen, dass die Sensoren 208 an bestimmten Positionen und/oder in bestimmten Orientierungen an der Kalibriervorrichtung 200 (beispielsweise darauf, darin, über diese verteilt usw.) positioniert werden. Beispielsweise kann die Kalibriervorrichtung 200 bei einigen Implementationen kein Gehäuse, wie in 2 dargestellt ist, aufweisen, sondern eine oder mehrere Anbringungsstellen/-flächen zur Aufnahme der Sensoren 208 aufweisen. Die Kalibriervorrichtung 200 kann eine oder mehrere von einer Vielzahl von Techniken verwenden, um die Sensoren 208 in den bestimmten Positionen/Orientierungen zu halten, wie hier beschrieben. Die Sensoren 208 werden so positioniert, dass sie einen dreidimensionalen Raum definieren, innerhalb dessen die Steuereinrichtung 104 (und beispielsweise die Anbringung 206) positioniert werden kann.
  • Jeder der Sensoren 208 hat eine bekannte physikalische Position und Orientierung in Bezug auf die Anbringung 206. Die bekannte physikalische Position und Orientierung der Sensoren 208 kann durch verschiedene Mittel, einschließlich unter Verwendung eines bekannten guten EMT-Systems, bestimmt werden, um die Position und Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf einen bekannten guten Sender zu bestimmen, der auf der Anbringung 206 angeordnet ist (beispielsweise den Referenzsender und die Referenzsteuereinrichtung 304, wie nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben). Bei einigen Implementationen kann jeder der Sensoren 208 vorab kalibriert werden, bevor er zur Kalibrierung des Senders 114 verwendet wird. Beispielsweise kann jeder der Sensoren 208 unter Verwendung eines getrennten Prozesses (beispielsweise unter Verwendung einer Helmholtz-Kalibriervorrichtung) kalibriert werden, bevor die Sensoren 208 in die Kalibriervorrichtung 200 aufgenommen werden. Diese Kalibrierung kann bewirken, dass ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren auf den jeweiligen Sensor 208 angewendet werden. Die Anbringung 206 ist dafür ausgelegt, die Steuereinrichtung 104 in einer festen vorgegebenen Position und Orientierung aufzunehmen. Der Sender 114 ist in einer festen vorgegebenen Position und Orientierung in der Steuereinrichtung 104 positioniert. Daher sind die Position und Orientierung der jeweiligen Sensoren 208 in Bezug auf den Sender 114 bekannt.
  • Bevor der Sender 114 kalibriert wird, kann die Kalibriervorrichtung 200 ihre eigene Kalibrierung durchlaufen, um zu gewährleisten, dass die Sensoren 208 an bekannten Positionen/in bekannten Orientierungen in Bezug auf einen Referenzsender, der bekannte Kalibrierungen aufweist, sind. Diese Kalibrierung der Kalibriervorrichtung 200 wird nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
  • Nachdem bestätigt wurde, dass die Kalibriervorrichtung 200 kalibriert ist, wird eine erste DUT auf der Anbringung 206 angeordnet. Insbesondere wird die den Sender 114 aufweisende Steuereinrichtung 104 auf der Anbringung 206 positioniert. Bei einigen Implementationen kann die Anbringung 206 elektrische Kontakte aufweisen, die dafür ausgelegt sind, elektrische Verbindungen mit elektrischen Kontakten der Steuereinrichtung 104 zu bilden, so dass die Kalibriervorrichtung 200 und die Steuereinrichtung 104 interagieren und Informationen austauschen können. Bei einigen Implementationen kann die Steuereinrichtung 104 auf andere Weise elektrisch mit der Kalibriervorrichtung 200 verbunden sein und/oder mit dem Computersystem 212 verbunden sein (beispielsweise durch ein Universeller-serieller-Bus(USB)-Kabel). Bei einigen Implementationen kann die Steuereinrichtung 104 dafür ausgelegt sein, Informationen über eine drahtlose Verbindung mit der Kalibriervorrichtung 200 und/oder dem Computersystem 212 auszutauschen.
  • Mit der auf der Anbringung 206 angeordneten Steuereinrichtung 104 kann das Computersystem 212 den Sender 114 veranlassen, ein oder mehrere Magnetfelder mit bestimmten Eigenschaften zu erzeugen. Insbesondere veranlasst das Computersystem 212, dass ein Strom durch die Spulen des Senders 114 fließt, wodurch der Sender 114 veranlasst wird, drei orthogonale Magnetfelder bei bestimmten Frequenzen zu erzeugen. Die vom Sender 114 erzeugten Magnetfelder werden an jedem der Sensoren 208 empfangen und induzieren in den Sensorspulen Spannungen.
  • Die Eigenschafen der vom Sender erzeugten Magnetfelder in Kombination mit den Beträgen der in den Spulen der Sensoren 208 induzierten Spannungen können verwendet werden, um für jeden Sensor 208 die Position und Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf den Sender 114 zu bestimmen (beispielsweise zu messen). Insbesondere berechnet das Computersystem 212 für jeden Sensor 208 anhand einer 3 × 3-Matrix von Daten die Position und die Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf den Sender 114 (beispielsweise manchmal als P&O-Daten bezeichnet). Die P&O-Daten werden für jeden der Sensoren 208 (beispielsweise in Reihe) bestimmt. Bei einigen Implementationen wird jedes Sensorsignal in Reihe unter Verwendung von in das Computersystem 212 aufgenommenen Multiplexierschaltern ausgewählt. Bei einigen Implementationen können die Multiplexierschalter als getrennte Komponente aufgenommen werden, die sich zwischen der Kalibriervorrichtung 200 und dem Computersystem 212 befindet.
  • Für jeden Sensor 208 vergleicht das Computersystem 212 die berechneten (beispielsweise gemessenen) P&O-Daten mit idealen P&O-Daten, welche die wahre (beispielsweise tatsächliche, physikalische oder durch Kalibrierung bestimmte) Position und Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf den Sender 114 repräsentieren. Bei einigen Implementationen werden die idealen P&O-Daten auf dem Computersystem 212 gespeichert. Bei einigen Implementationen können die idealen P&O-Daten auf der Grundlage der Eigenschaften der von einem Referenzsender erzeugten Magnetfelder und bekannter Eigenschaften des Sensors 208 (beispielsweise durch Kalibrierung bestimmte Positionen und Orientierungen) berechnet werden. Falls die gemessenen P&O-Daten mit den idealen P&O-Daten übereinstimmen oder falls die gemessenen P&O-Daten innerhalb eines oder mehrerer Schwellenwerte der idealen P&O-Daten liegen, kann festgestellt werden, dass der Sender 114 keine Kalibrierung benötigt, weshalb eine ideale Standardkalibrierung verwendet werden kann. Falls die berechneten P&O-Daten mit den idealen P&O-Daten jedoch nicht ausreichend übereinstimmen, können ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren berechnet und zur Verwendung mit dem Sender 114 angewendet werden, um solche Ungenauigkeiten zu korrigieren und/oder um Fehler infolge von DUT-Einheit-zu-Einheit-Variationen (beispielsweise zwischen verschiedenen Sendern) zu minimieren. Diese Kalibrierkorrekturfaktoren werden auf der Grundlage eines Kalibrieralgorithmus bestimmt. Bei einigen Implementationen können die Kalibrierkorrekturfaktoren am Sender 114 gespeichert werden, an Elektronik der Steuereinrichtung 104 gespeichert werden oder anderswo im EMT 100, worin der Sender 114 schließlich aufgenommen wird, gespeichert werden. Bei einigen Implementationen können Kalibrierkorrekturfaktoren zur späteren Verwendung in einem Netzspeicher gespeichert werden (beispielsweise auf einem Server in der Art eines Cloud-Servers). Bei einigen Implementationen kann die Kalibrierung des Senders 114 in etwa eine Minute oder weniger in Anspruch nehmen.
  • Bei einigen Implementationen kann die Kalibriervorrichtung 200 so ausgelegt sein, dass der Sender 114 immer oder fast immer kalibriert ist. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Schwellenwerte null sein, so dass der Sender 114 kalibriert ist, es sei denn, dass die gemessenen P&O-Daten mit den idealen P&O-Daten übereinstimmen. Bei einigen Implementationen kann die Kalibriervorrichtung 200 dafür ausgelegt sein, unabhängig von den gemessenen P&O-Daten Kalibrierkorrekturfaktoren für den Sender 114 zu bestimmen. Auf diese Weise kann die Kalibriervorrichtung 200 gezwungen werden, Kalibrierkorrekturfaktoren zu bestimmen und den Sender 114 zu kalibrieren.
  • Bei einigen Implementationen kann festgestellt werden, dass der Sender 114 nicht kalibriert werden muss. Dabei können die Kalibrierkorrekturfaktoren als null festgelegt werden. Mit anderen Worten kann das EMT-System 100 feststellen, dass der Sender 114 keine Kalibrierung benötigt, weil die bestimmte Position des Sensors 112 in Bezug auf den Sender 114 genau ist und demgemäß durch einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren angegeben werden kann, wobei ein Wert von Null festgelegt wird. Falls keine Kalibrierung des Senders 114 erforderlich ist, kann der Sender 114 unverändert gelassen werden (beispielsweise werden keine Kalibrierkorrekturfaktoren auf den Sender 114 angewendet oder werden Kalibrierkorrekturfaktoren mit einem Wert von Null auf den Sender 114 angewendet, woraus sich keine Änderung der Art ergibt, in der der Sender 114 Magnetfelder erzeugt).
  • Bei einigen Implementationen können die Sensoren 208 durch ein oder mehrere Befestigungselemente an verschiedenen Teilen der Kalibriervorrichtung 200 befestigt sein. Beispielsweise können die Sensoren 208 durch eine Schraube, eine Mutter und einen Bolzen usw. an einer Fläche der Kalibriervorrichtung 200 an ihrem Ort gehalten werden. Bei einigen Implementationen können einer oder mehrere der Sensoren 208 entfernbar an der Kalibriervorrichtung 200 befestigt sein. Beispielsweise können Flächen der Kalibriervorrichtung 200 bei einigen Implementationen Öffnungen aufweisen, die dafür ausgelegt sind, einen der Sensoren 208 aufzunehmen. Auf diese Weise kann der Sensor 208 innerhalb der Öffnung angeordnet (beispielsweise durch einen Presssitz) werden, so dass er an einer bestimmten Stelle und in einer bestimmten Orientierung an seinem Ort gehalten wird. Auf diese Weise können die Sensoren 208 getrennt von der Kalibriervorrichtung 200 bereitgestellt werden und vom Benutzer vor der anfänglichen Verwendung der Kalibriervorrichtung 200 auf/in der Kalibriervorrichtung 200 angeordnet werden. Diese abnehmbare Natur der Sensoren 208 kann es ermöglichen, dass die Sensoren 208 leicht ersetzt werden. Beispielsweise können beschädigte und/oder ungenaue Sensoren 208 durch neue Sensoren 208 ersetzt werden, um die Genauigkeit der Kalibriervorrichtung zu verbessern.
  • Bei einigen Implementationen können einer oder mehrere der Sensoren 208 beweglich an der Kalibriervorrichtung 200 befestigt sein. Beispielsweise können einer oder mehrere der Sensoren 208 an einem Abschnitt der Kalibriervorrichtung 200 befestigt sein, der eine Schienen- und/oder Gleitvorrichtung aufweist, die es ermöglicht, dass der Sensor 208 verschiedene Positionen durchläuft. Auf diese Weise können verschiedene Sensorstellen verwendet werden, um den Sender 114 zu kalibrieren (und/oder beispielsweise die Sensoren 208 zu kalibrieren, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird). Bei einigen Implementationen können einer oder mehrere der Sensoren 208 so an der Kalibriervorrichtung 200 befestigt sein, dass es möglich ist, die Orientierung des Sensors 208 einzustellen. Auf diese Weise können unterschiedliche Sensororientierungen verwendet werden, um den Sender 114 zu kalibrieren (und/oder beispielsweise die Sensoren 208 zu kalibrieren, wie nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird). Für Implementationen, bei denen die Position und/oder die Orientierung der Sensoren 208 einstellbar sind, kann die Kalibriervorrichtung 200 dafür ausgelegt sein, die wahre (beispielsweise tatsächliche) Position und/oder Orientierung des Sensors 208 dem Computerssystem 212 bereitzustellen, um eine genaue Kalibrierung zu ermöglichen.
  • Bei einigen Implementationen kann die Kalibriervorrichtung 200, statt dass das Computersystem 212 als getrennte Komponente der Kalibriervorrichtung 200 bereitgestellt wird und/oder zusätzlich dazu, eine oder mehrere Computerkomponenten (beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren, Speicher usw.) aufweisen, so dass die Kalibriervorrichtung 200 selbst ein Computersystem aufweist und/oder als ein solches wirkt. Beispielsweise kann die Kalibriervorrichtung 200 Computerkomponenten aufweisen, die bewirken, dass die Kalibriervorrichtung 200 verschiedene Funktionalitäten ausführt, wie hier mit Bezug auf das Computersystem 212 beschrieben wird (beispielsweise die Magnetfelder erzeugen usw.).
  • Kalibrierung der Kalibriervorrichtung
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Kalibriervorrichtung 200 eine Kalibrierroutine durchlaufen, um die Positionen/Orientierungen der Sensoren 208 in Bezug auf die DUT zu messen. Eine Steuereinrichtung/ein Sender, die bekanntermaßen kalibriert sind (beispielsweise bekanntermaßen genaue Ergebnisse erzeugen), kann verwendet werden, um eine solche Kalibrierung der Kalibriervorrichtung 200 auszuführen.
  • 3 zeigt ein Beispiel der in einem Selbstkalibriermodus arbeitenden Kalibriervorrichtung 200 aus 2. Bei diesem Beispiel wurde die Steuereinrichtung 104 durch eine Referenzsteuereinrichtung 304 ersetzt. Die Referenzsteuereinrichtung 304 weist einen Referenzsender (beispielsweise einen kalibrierten Sender) auf, der bekanntermaßen genaue Ergebnisse erzeugt. Mit anderen Worten wird der kalibrierte Referenzsender durch andere Mittel kalibriert, die dazu führen, dass die Sensoren 208 genaue Positions-/Orientierungsdaten bereitstellen, vorausgesetzt, dass die Sensoren 208 kalibriert sind.
  • Die Referenzsteuereinrichtung 304 ist in der Anbringung 206 bzw. auf dieser positioniert, so dass die Referenzsteuereinrichtung 304 eine bekannte feste Position und Orientierung in Bezug auf die Sensoren 208 annimmt. Bei einigen Implementationen wird die Referenzsteuereinrichtung 304 über einen oder mehrere elektrische Kontakte in der Anbringung 206 oder über eine getrennte verdrahtete elektrische Verbindung elektrisch mit der Kalibriervorrichtung 200 verbunden. Bei einigen Implementationen wird die Referenzsteuereinrichtung 304 durch eine drahtlose oder Drahtverbindung (beispielsweise über ein USB-Kabel) mit dem Computersystem 212 verbunden. Bei einigen Implementationen kann die Referenzsteuereinrichtung 304 dafür ausgelegt sein, Informationen über eine drahtlose Verbindung mit der Kalibriervorrichtung 200 und/oder dem Computersystem 212 auszutauschen.
  • Mit der auf der Anbringung 206 angeordneten Referenzsteuereinrichtung 304 kann das Computersystem 212 den Referenzsender veranlassen, ein oder mehrere Magnetfelder mit bestimmten Eigenschaften zu erzeugen. Insbesondere veranlasst das Computersystem 212, dass ein Strom durch Spulen (beispielsweise drei Spulen) des Referenzsenders fließt, wodurch bewirkt wird, dass der Referenzsender zu bestimmten Zeiten oder bei bestimmten Frequenzen und mit geeigneten Beträgen drei orthogonale Magnetfelder erzeugt. Die vom Referenzsender erzeugten Magnetfelder werden an den jeweiligen Sensoren 208 empfangen und bewirken, dass Spannungen in den Sensorspulen induziert werden.
  • Die Eigenschafen der vom Referenzsender erzeugten Magnetfelder in Kombination mit den Beträgen der in den Spulen der Sensoren 208 induzierten Spannungen können verwendet werden, um für jeden Sensor 208 die durch Kalibrierung bestimmte Position und Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf den Referenzsender zu bestimmen. Insbesondere berechnet das Computersystem 212 für jeden Sensor 208 anhand einer 3 × 3-Matrix von Daten die Position und Orientierung des Sensors 208 in Bezug auf den Referenzsender und die Referenzsteuereinrichtung 304 (beispielsweise manchmal als P&O-Daten bezeichnet). Die P&O-Daten werden für jeden der Sensoren 208 (beispielsweise in Reihe) bestimmt. Bei einigen Implementationen wird jedes Sensorsignal in Reihe unter Verwendung von in das Computersystem 212 aufgenommenen Multiplexierschaltern ausgewählt. Bei einigen Implementationen können die Multiplexierschalter als getrennte Komponente aufgenommen werden, die sich zwischen der Kalibriervorrichtung 200 und dem Computersystem 212 befindet.
  • Bei einigen Implementationen können die Sensorkalibrierkorrekturfaktoren am bestimmten Sensor 208 gespeichert werden oder an Elektronik der Kalibriervorrichtung 200 gespeichert werden, um zu gewährleisten, dass bei einem gegebenen kalibrierten Referenzsender und einer gegebenen kalibrierten Referenzsteuereinrichtung 304 die durch Kalibrierung bestimmten Positionen und Orientierungen des Sensors 208 genau sind. Bei einigen Implementationen können Kalibrierkorrekturfaktoren in einem Netzspeicher (beispielsweise auf einem Server in der Art eines Cloud-Servers) gespeichert werden, um einen oder mehrere der Sensoren 208 zu kalibrieren. Bei einigen Implementationen können die Kalibrierung der Kalibriervorrichtung 200 (beispielsweise die Kalibrierung eines oder mehrerer der Sensoren 208) und/oder die Bestimmung der durch Kalibrierung bestimmten Positionen und Orientierungen der Sensoren 208 höchstens etwa eine Minute in Anspruch nehmen.
  • Sobald die Kalibriervorrichtung 200 (beispielsweise die Sensoren 208 der Kalibriervorrichtung 200) kalibriert wurden oder bestätigt wurde, dass sie in einem kalibrierten Zustand ist, und die durch Kalibrierung bestimmten Positionen und Orientierungen der Sensoren 208 bestimmt wurden, kann die Kalibriervorrichtung 200 zur Kalibrierung verschiedener DUT-Sender 114 verwendet werden. Das heißt, dass die durch Kalibrierung bestimmten Positionen und Orientierungen der Sensoren 208 als die bekannten (beispielsweise wahren) Positionen und Orientierungen der Sensoren 208 verwendet werden können, wenn die verschiedenen DUT-Sender 114 kalibriert werden.
  • Betrieb der Kalibriervorrichtung
  • Unabhängig davon, ob die Kalibriervorrichtung 200 zum Kalibrieren einer DUT verwendet wird oder selbstkalibriert wird, kann ein Benutzer der Kalibriervorrichtung 200 und des Computersystems 212 die Kalibrierprozedur durch Interaktion mit dem Computersystem 212 ausführen. Bei einigen Implementationen ist das Computersystem 212 dafür ausgelegt, dem Benutzer Befehle über eine graphische Benutzerschnittstelle (GUI) bereitzustellen. Beispielsweise kann das Computersystem 212 ein Laptop-Computer sein, der dafür ausgelegt ist, ein für das Kalibrieren einer DUT oder das Kalibrieren der Kalibriervorrichtung 200 verwendetes Programm auszuführen. Das Programm kann eine Bildschirmdarstellung des Laptops veranlassen, Befehle anzuzeigen, um dem Benutzer dabei zu helfen, die bestimmte Kalibrierprozedur auszuführen. Beispielsweise können die Befehle Text-, Sicht- und/oder hörbare Befehle einschließen, welche den Benutzer anweisen, die Steuereinrichtung 104 oder die Referenzsteuereinrichtung 304 in die Anbringung 206 einzusetzen, die Steuereinrichtung 104 oder die Referenzsteuereinrichtung 304 elektrisch mit der Anbringung 206 oder dem Computersystem 212 zu verbinden (beispielsweise falls erforderlich, um eine verdrahtete Verbindung zu bilden), den Riemen 207 um die Steuereinrichtung 104 oder die Referenzsteuereinrichtung 304 festzuziehen, das Computersystem 212 mit der Kalibriervorrichtung 200 zu verbinden (beispielsweise falls erforderlich, um eine verdrahtete Verbindung zu bilden) usw.
  • Bei einigen Implementationen kann das auf dem Computersystem 212 arbeitende Programm ein oder mehrere benutzerwählbare Werte und/oder Benutzereingabefelder aufweisen, um es dem Benutzer zu ermöglichen, eine oder mehrere Eigenschaften der Kalibierprozedur zu definieren. Beispielsweise kann es das Programm dem Benutzer ermöglichen, bestimmte Frequenzen zu spezifizieren, bei denen die Spulen des Senders 114 und/oder des Referenzsenders der Referenzsteuereinrichtung 304 arbeiten sollen, um jeweilige Magnetfelder zu erzeugen. Bei einigen Implementationen kann es das Programm dem Benutzer ermöglichen, Kalibrierkorrekturwerte zu speichern, wieder abzurufen und/oder auf den Sender 114 (beispielsweise während der Kalibrierung des Senders 114) und/oder auf einen oder mehrere der Sensoren 208 (beispielsweise während der Kalibrierung der Kalibriervorrichtung 200) anzuwenden. Bei einigen Implementationen ist das Programm dafür ausgelegt, eine Angabe, dass der Sender 114 eine Kalibrierung erfordert, eine Angabe, dass der Sender 114 keine Kalibrierung erfordert, eine Angabe, dass die Kalibriervorrichtung 200 eine Kalibrierung erfordert, und/oder eine Angabe, dass die Kalibriervorrichtung 200 keine Kalibrierung erfordert (beispielsweise ein Bestehen/Fehlschlag-Ergebnis) bereitzustellen. Bei Beispielen, bei denen eine Kalibrierung erforderlich ist, kann das Programm ein Benutzerschnittstellenelement bereitstellen, das es dem Benutzer ermöglichen kann, bei der Interaktion mit dem Benutzerschnittstellenelement eine Kalibrierprozedur einzuleiten.
  • Bei einigen Implementationen kann das Programm dafür ausgelegt sein, eine Angabe eines Grads eines im Sender 114 und/oder einem oder mehreren der Sensoren 208 vorhandenen Fehlers bereitzustellen. Falls der Sender 114 und/oder einer der Sensoren 208 beispielsweise während der Kalibrierprozedur P&O-Daten bereitstellt, die einen verhältnismäßig hohen Fehlerbetrag angeben, kann das Programm eine Angabe des Fehlergrads bereitstellen und/oder eine Angabe bereitstellen, dass eine Kalibrierung für den Sender 114 und/oder den Sensor 208 erforderlich ist. Falls der Sender 114 und/oder einer der Sensoren 208 bei einigen Beispielen während der Kalibrierprozedur P&O-Daten bereitstellt, die einen verhältnismäßig kleinen Fehlerbetrag angeben (beispielsweise liegt die bestimmte Position und/oder Orientierung des Senders 114 oder des Sensors 208 in der Nähe der wahren Position und/oder Orientierung), kann das Programm eine Angabe bereitstellen, dass ein kleiner Fehlerbetrag existiert, und/oder eine Angabe bereitstellen, dass eine optionale Kalibrierung am Sender 114 und/oder am Sensor 208 ausgeführt werden kann. Bei einigen Implementationen kann eine optionale Neukalibrierung durch das Programm empfohlen werden, falls die berechnete Position oder Orientierung innerhalb eines oder mehrerer Schwellenwerte der wahren Position oder Orientierung des Senders 114 oder des Sensors 208 liegt.
  • Bei einigen Implementationen wird festgestellt, dass die Kalibriervorrichtung 200 kalibriert ist (so dass beispielsweise keine Kalibrierung der Sensoren 208 der Kalibriervorrichtung 200 erforderlich ist), falls die bestimmten P&O-Daten der jeweiligen Sensoren 208 innerhalb eines Schwellenabstands von der tatsächlichen Position des jeweiligen Sensors 208 liegen. Bei einigen Implementationen kann die Schwelle für eine Positionsschwelle in etwa 3 mm betragen. Ein Winkelwert (beispielsweise 0,2 Grad) kann für eine Orientierungsschwelle verwendet werden. Demgemäß kann das Computersystem 212 beispielsweise, falls festgestellt wird, dass alle Sensoren 208 innerhalb von 3 mm von ihrer tatsächlichen Position (beispielsweise in allen Dimensionen) und innerhalb von 0,2 Grad von ihrer tatsächlichen Orientierung (beispielsweise in allen Dimensionen) in Bezug auf die Referenzsteuereinrichtung 304 positioniert sind, feststellen, dass die Kalibriervorrichtung 200 für eine nachfolgende Verwendung mit einem DUT-Sender 114 ausreichend kalibriert ist.
  • Ähnlich wird bei einigen Implementationen festgestellt, dass der DUT-Sender 114 kalibriert ist (so dass beispielsweise keine Kalibrierung des Senders 114 erforderlich ist), falls die bestimmten P&O-Daten der jeweiligen Sensoren 208 innerhalb eines Schwellenabstands (beispielsweise 3 mm in allen Dimensionen) von der tatsächlichen Position des jeweiligen Sensors 208 liegen. Falls einer oder mehrere der Sensoren 208 eine bestimmte Position aufweist, die außerhalb des Schwellenabstands liegt, können ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren auf den Sender 114 angewendet werden, so dass der Sender 114 Magnetfelder erzeugen kann, die zu einer korrekten Identifikation der Position und der Orientierung der Sensoren 208 führen. Es können auch andere hier nicht spezifisch offenbarte Mittel verwendet werden, um festzustellen, ob der DUT-Sender 114 kalibriert ist.
  • Bei einigen Implementationen können die Kalibriervorrichtung 200 und das Computersystem 212 dafür ausgelegt sein, Kalibrierungen an verschiedenen Typen (beispielsweise verschiedenen Modellen) von Sendern auszuführen. Bei einigen Implementationen kann das Programm eine Eingabe entgegennehmen, die das Modell des zu kalibrierenden Senders angibt. Bestimmte am Computersystem 212 gespeicherte Parameter können während der Kalibrierung auf der Grundlage des verwendeten Sendermodells implementiert werden. Beispielsweise kann ein erstes Sendermodell fordern, dass bestimmte Stromstärken durch die Spulen des Senders fließen, und/oder gewisse Frequenzen für die von den Spulen zu erzeugenden Magnetfelder fordern, und kann ein zweites Sendermodell fordern, dass andere Stromstärken durch die Spulen des Senders fließen, und/oder andere Frequenzen für die von den Spulen zu erzeugenden Magnetfelder fordern.
  • Bei einigen Implementationen können die Kalibrierkorrekturfaktoren für einen bestimmten DUT-Sender 114 als Teil einer Kalibrierdatei aufgenommen werden, die durch das auf dem Computersystem 212 arbeitende Programm erzeugt wird. Beispielsweise kann, sobald der eine oder die mehreren Kalibrierkorrekturfaktoren bestimmt wurden, eine Kalibrierdatei erzeugt werden, die zur Aktualisierung eines bestimmten DUT-Senders 114 verwendet werden kann. Bei einigen Implementationen kann die Kalibrierdatei auf den DUT-Sender 114 „geflasht“ werden. Bei einigen Implementationen kann eine Firmware des DUT-Senders 114 auf der Grundlage der Kalibrierdatei aktualisiert werden.
  • Bei einigen Implementationen können die Position und die Orientierung bestimmter Sensoren 208 (beispielsweise die physikalisch bestimmte oder durch Kalibrierung bestimmte Position und Orientierung der Sensoren 208) als Teil einer Kalibrierdatei aufgenommen werden, die durch das auf dem Computersystem 212 arbeitende Programm erzeugt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Kalibriervorrichtung 200 aus den 2 und 3 unter Verwendung von Software betrieben werden, die von einer Rechenvorrichtung (beispielsweise dem Computersystem 212 aus den 2 und 3) ausgeführt wird. Bei einigen Implementationen ist die Software auf einem computerlesbaren Medium zur Ausführung auf dem Computersystem 212 enthalten. 4 zeigt eine beispielhafte Rechenvorrichtung 400 und eine beispielhafte mobile Rechenvorrichtung 450, die zur Implementation der hier beschriebenen Techniken verwendet werden können. Beispielsweise können die Kalibrierung des Senders 114 und/oder die Kalibrierung der Sensoren 208 der Kalibriervorrichtung 200 durch die Rechenvorrichtung 400 und/oder die mobile Rechenvorrichtung 450 ausgeführt und gesteuert werden. Die Rechenvorrichtung 400 soll verschiedene Formen digitaler Computer, einschließlich beispielsweise Laptops, Desktops, Workstations, persönlicher digitaler Assistenten, Server, Blade-Server, Mainframes und anderer geeigneter Computer, repräsentieren. Die Rechenvorrichtung 450 soll verschiedene Formen mobiler Vorrichtungen, einschließlich beispielsweise persönlicher digitaler Assistenten, Mobiltelefone, Smartphones und anderer ähnlicher Rechenvorrichtungen, repräsentieren. Die hier dargestellten Komponenten, ihre Verbindungen und Beziehungen und ihre Funktionen sollten nur als Beispiele angesehen werden und sollen Implementationen der in diesem Dokument beschriebenen und/oder beanspruchten Techniken nicht einschränken.
  • Die Rechenvorrichtung 400 schließt den Prozessor 402, den Speicher 404, die Speichervorrichtung 406, die schnelle Schnittstelle 408, die mit dem Speicher 404 und schnellen Erweiterungsports 410 verbindet, und die langsame Schnittstelle 412, die mit dem langsamen Bus 414 und der Speichervorrichtung 406 verbindet, ein. Die Komponenten 402, 404, 406, 408, 410 und 412 sind unter Verwendung verschiedener Busse miteinander verbunden, und sie können bedarfsweise auf einer gemeinsamen Hauptplatine oder auf andere Arten montiert sein. Der Prozessor 402 kann Befehle zur Ausführung innerhalb der Rechenvorrichtung 400 verarbeiten, einschließlich im Speicher 404 oder auf der Speichervorrichtung 406 gespeicherter Befehle, um graphische Daten für eine GUI auf einer externen Ein-/Ausgabevorrichtung anzuzeigen, einschließlich beispielsweise der mit der schnellen Schnittstelle 408 gekoppelten Anzeige 416. Bei einigen Implementationen können nach Bedarf mehrere Prozessoren und/oder mehrere Busse zusammen mit mehreren Speichern und Speichertypen verwendet werden. Zusätzlich können mehrere Rechenvorrichtungen 400 verbunden werden, wobei jede Vorrichtung Teile der notwendigen Operationen bereitstellt (beispielsweise als Server-Bank, als Gruppe von Blade-Servern, als Mehrprozessorsystem usw.).
  • Der Speicher 404 speichert Daten innerhalb der Rechenvorrichtung 400. Bei einigen Implementationen ist der Speicher 404 eine flüchtige Speichereinheit oder besteht aus flüchtigen Speichereinheiten. Bei einigen Implementationen ist der Speicher 604 eine nichtflüchtige Speichereinheit oder besteht aus mehreren nichtflüchtigen Speichereinheiten. Der Speicher 404 kann auch eine andere Form eines computerlesbaren Mediums, einschließlich beispielsweise einer magnetischen oder optischen Platte, sein.
  • Die Speichervorrichtung 406 kann einen Massenspeicher für die Rechenvorrichtung 400 bereitstellen. Bei einigen Implementationen kann die Speichervorrichtung 406 ein computerlesbares Medium einschließlich beispielsweise einer Diskettenvorrichtung, einer Festplattenvorrichtung, einer optischen Plattenvorrichtung, einer Bandvorrichtung, eines Flash-Speichers oder einer anderen ähnlichen Halbleiter-Speichervorrichtung, oder eine Vorrichtungsanordnung, einschließlich Vorrichtungen in einem Speicherbereichsnetz oder anderen Konfigurationen, sein oder enthalten. Ein Computerprogrammprodukt kann physisch in einen Datenträger aufgenommen sein. Das Computerprogrammprodukt kann auch Befehle enthalten, die, wenn sie ausgeführt werden, ein oder mehrere Verfahren ausführen, welche beispielsweise die vorstehend beschriebenen einschließen. Der Datenträger ist ein computer- oder maschinenlesbares Medium, einschließlich beispielsweise des Speichers 404, der Speichervorrichtung 406, des Speichers auf dem Prozessor 402 und dergleichen.
  • Die schnelle Steuereinrichtung 408 behandelt bandbreitenintensive Operationen für die Rechenvorrichtung 400, während die langsame Steuereinrichtung 412 weniger bandbreitenintensive Operationen behandelt. Diese Zuordnung von Funktionen dient nur als Beispiel. Bei einigen Implementationen ist die schnelle Steuereinrichtung 408 mit dem Speicher 404, der Anzeige 416 (beispielsweise durch einen Graphikprozessor oder - beschleuniger) und mit schnellen Erweiterungsports 410, die verschiedene Erweiterungskarten (nicht dargestellt) entgegennehmen können, gekoppelt. Bei einigen Implementationen ist die langsame Steuereinrichtung 412 mit der Speichervorrichtung 406 und dem langsamen Erweiterungsport 414 gekoppelt. Der langsame Erweiterungsport, der verschiedene Kommunikationsports (beispielsweise USB, Bluetooth®, Ethernet, drahtloses Ethernet) einschließen kann, kann mit einer oder mehreren Ein-/Ausgabevorrichtungen, einschließlich beispielsweise einer Tastatur, einer Zeigevorrichtung, eines Scanners, oder einer Netzvorrichtung, einschließlich beispielsweise eines Switches oder Routers (beispielsweise durch einen Netzwerkadapter), gekoppelt sein.
  • Die Rechenvorrichtung 400 kann in einer Anzahl verschiedener Formen implementiert sein, wie in 4 dargestellt ist. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 400 als Standard-Server 420 oder mehrere Male in einer Gruppe solcher Server implementiert sein. Die Rechenvorrichtung 400 kann auch als Teil eines Rack-Serversystems 424 implementiert sein. Zusätzlich oder als Alternative kann die Rechenvorrichtung 400 in einem Personalcomputer (beispielsweise einem Laptop-Computer 422) implementiert sein. Bei einigen Beispielen können Komponenten von der Rechenvorrichtung 400 mit anderen Komponenten in einer mobilen Vorrichtung (beispielsweise der mobilen Rechenvorrichtung 450) kombiniert werden. Jede dieser Vorrichtungen kann eine oder mehrere Rechenvorrichtungen 400, 450 enthalten, und ein Gesamtsystem kann aus mehreren miteinander kommunizierenden Rechenvorrichtungen 400, 450 bestehen.
  • Die Rechenvorrichtung 450 weist einen Prozessor 452, einen Speicher 464 und eine Ein-/Ausgabevorrichtung, einschließlich einer Anzeige 454, einer Kommunikationsschnittstelle 466 und eines Transceivers 468, unter anderen Komponenten, auf. Die Vorrichtung 450 kann auch mit einer Speichervorrichtung versehen sein, einschließlich beispielsweise eines Microlaufwerks oder einer anderen Vorrichtung, um zusätzlichen Speicher bereitzustellen. Die Komponenten 450, 452, 464, 454, 466 und 468 können jeweils unter Verwendung verschiedener Busse miteinander verbunden sein, und mehrere Komponenten können auf einer gemeinsamen Hauptplatine oder auf andere Arten, wie es geeignet ist, montiert sein.
  • Der Prozessor 452 kann Befehle innerhalb der Rechenvorrichtung 450, einschließlich im Speicher 464 gespeicherter Befehle, ausführen. Der Prozessor 452 kann als ein Chipset von Chips implementiert sein, die mehrere getrennte analoge und digitale Prozessoren aufweisen. Der Prozessor 452 kann beispielsweise für die Koordination der anderen Komponenten der Vorrichtung 450 sorgen, einschließlich beispielsweise der Steuerung von Benutzerschnittstellen, von der Vorrichtung 450 ausgeführter Anwendungen und der Drahtloskommunikation durch die Vorrichtung 450.
  • Der Prozessor 452 kann mit einem Benutzer durch eine Steuerschnittstelle 458 und eine Anzeigeschnittstelle 456, die mit einer Anzeige 454 gekoppelt ist, kommunizieren. Die Anzeige 454 kann beispielsweise eine TFT-LCD (Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeige) oder eine OLED(Organische Leuchtdioden)-Anzeige oder eine Anzeige nach einer anderen geeigneten Anzeigetechnologie sein. Die Anzeigeschnittstelle 456 kann eine geeignete Schaltungsanordnung zum Ansteuern der Anzeige 454 umfassen, um einem Benutzer graphische und andere Daten zu präsentieren. Die Steuerschnittstelle 458 kann Befehle von einem Benutzer empfangen und sie zur Übermittlung an den Prozessor 452 umwandeln. Zusätzlich kann eine externe Schnittstelle 462 mit einem Prozessor 442 kommunizieren, um eine Nahbereichskommunikation der Vorrichtung 450 mit anderen Vorrichtungen zu ermöglichen. Die externe Schnittstelle 462 kann beispielsweise bei einigen Implementationen eine drahtgestützte Kommunikation bereitstellen oder bei anderen Implementationen eine drahtlose Kommunikation bereitstellen. Es können auch mehrere Schnittstellen verwendet werden.
  • Der Speicher 464 speichert Daten innerhalb der Rechenvorrichtung 450. Der Speicher 464 kann als eines oder mehrere von einem computerlesbaren Medium oder von computerlesbaren Medien, einer flüchtigen Speichereinheit oder von flüchtigen Speichereinheiten oder einer nichtflüchtigen Speichereinheit oder nichtflüchtigen Speichereinheiten implementiert sein. Ein Erweiterungsspeicher 474 kann auch bereitgestellt und mit der Vorrichtung 450 durch eine Erweiterungsschnittstelle 472 verbunden sein, welche beispielsweise eine SIMM(Single In Line Memory Module)-Kartenschnittstelle aufweisen kann. Dieser Erweiterungsspeicher 474 kann zusätzlichen Speicherplatz für die Vorrichtung 450 bereitstellen und/oder Anwendungen oder andere Daten für die Vorrichtung 450 speichern. Insbesondere kann der Erweiterungsspeicher 474 auch Befehle zur Ausführung oder Ergänzung der vorstehend beschriebenen Prozesse aufweisen und sichere Daten aufweisen. Demgemäß kann der Erweiterungsspeicher 474 beispielsweise als ein Sicherheitsmodul für die Vorrichtung 450 bereitgestellt sein und mit Befehlen programmiert sein, welche eine sichere Verwendung der Vorrichtung 450 ermöglichen. Zusätzlich können sichere Anwendungen durch die SIMM-Karten zusammen mit zusätzlichen Daten, einschließlich beispielsweise Daten zur nicht hackbaren Identifikation der Platzierung auf der SIMM-Karte, bereitgestellt werden.
  • Der Speicher 464 kann beispielsweise einen Flash-Speicher und/oder einen NVRAM-Speicher einschließen, wie nachstehend erörtert wird. Bei einigen Implementationen ist ein Computerprogrammprodukt physisch in einen Datenträger aufgenommen. Das Computerprogrammprodukt enthält Befehle, die, wenn sie ausgeführt werden, ein oder mehrere Verfahren ausführen, einschließlich beispielsweise jener, die vorstehend mit Bezug auf die Kalibrierung des Senders 114 und/oder die Kalibrierung der Sensoren 208 der Kalibriervorrichtung 200 beschrieben wurden. Der Datenträger ist ein computer- oder maschinenlesbares Medium, einschließlich beispielsweise des Speichers 464, des Erweiterungsspeichers 474 und/oder des Speichers auf dem Prozessor 452, der beispielsweise über den Transceiver 468 oder die externe Schnittstelle 462 empfangen werden kann.
  • Die Vorrichtung 450 kann drahtlos über die Kommunikationsschnittstelle 466 kommunizieren, die, wenn erforderlich, eine digitale Signalverarbeitungs-Schaltungsanordnung aufweisen kann. Die Kommunikationsschnittstelle 466 kann Kommunikationen unter verschiedenen Modi oder Protokollen, einschließlich beispielsweise GSM-Sprachrufen, SMS-, EMS- oder MMS-Nachrichtenaustausch, CDMA, TDMA, PDC, WCDMA, CDMA2000 oder GPRS sowie anderer, bereitstellen. Diese Kommunikation kann beispielsweise durch den Hochfrequenztransceiver 468 erfolgen. Zusätzlich kann eine Kurzstreckenkommunikation erfolgen, einschließlich beispielsweise unter Verwendung eines Bluetooth®-, WiFi- oder anderen derartigen Transceivers (nicht dargestellt). Zusätzlich kann ein GPS(globales Positionsbestimmungssystem)-Empfängermodul 470 der Vorrichtung 450 zusätzliche navigations- und ortsbezogene Drahtlosdaten bereitstellen, die bei Bedarf von auf der Vorrichtung 450 laufenden Anwendungen verwendet werden können.
  • Die Vorrichtung 450 kann auch unter Verwendung eines Audiocodecs 460, der Sprachdaten von einem Benutzer empfangen kann und sie in verwendbare digitale Daten umwandeln kann, hörbar kommunizieren. Der Audiocodec 460 kann ebenso hörbaren Ton für einen Benutzer erzeugen, einschließlich beispielsweise durch einen Lautsprecher, beispielsweise in einem Handapparat der Vorrichtung 450. Dieser Ton kann Ton von Sprachtelefonanrufen, aufgezeichneten Ton (beispielsweise Sprachnachrichten, Musikdateien und dergleichen) und auch von auf der Vorrichtung 450 ausgeführten Anwendungen erzeugten Ton einschließen.
  • Die Rechenvorrichtung 450 kann in einer Anzahl verschiedener Formen implementiert sein, wie in 4 dargestellt ist. Beispielsweise kann die Rechenvorrichtung 450 als Mobiltelefon 480 implementiert sein. Die Rechenvorrichtung 450 kann auch als Teil eines Smartphones 482, eines persönlichen digitalen Assistenten oder einer anderen ähnlichen mobilen Vorrichtung implementiert sein.
  • Verschiedene Implementationen der hier beschriebenen Systeme und Techniken können in einer digitalen elektronischen Schaltungsanordnung, einer integrierten Schaltungsanordnung, insbesondere zweckgebundenen ASICs (application specific integrated circuits), Computerhardware, Firmware, Software und/oder Kombinationen davon verwirklicht werden. Diese verschiedenen Implementationen können ein oder mehrere Computerprogramme aufweisen, die auf einem programmierbaren System ausführbar und/oder interpretierbar sind. Dieses weist wenigstens einen programmierbaren Prozessor, der für spezielle oder allgemeine Zwecke vorgesehen sein kann, gekoppelt ist, um Daten und Befehle von einem Speichersystem zu empfangen und Daten und Befehle zu einem Speichersystem zu senden, wenigstens eine Eingabevorrichtung und wenigstens eine Ausgabevorrichtung auf.
  • Diese Computerprogramme (auch als Programme, Software, Softwareanwendungen oder Code bekannt) umfassen Maschinenbefehle für einen programmierbaren Prozessor und können in einer prozeduralen und/oder objektorientierten Programmiersprache hoher Ebene und/oder in Assemblersprache bzw. Maschinensprache implementiert sein. Hier bezeichnen die Begriffe „maschinenlesbares Medium“ und „computerlesbares Medium“ ein Computerprogrammprodukt, ein Gerät und/oder eine Vorrichtung (beispielsweise Magnetplatten, optische Platten, einen Speicher, programmierbare Logikvorrichtungen (PLD)), die verwendet werden, um Maschinenbefehle und/oder Daten einem programmierbaren Prozessor bereitzustellen, einschließlich eines maschinenlesbaren Mediums, das Maschinenbefehle empfängt.
  • Zur Bereitstellung einer Interaktion mit einem Benutzer können die hier beschriebenen Systeme und Techniken auf einem Computer implementiert werden, der eine Anzeigevorrichtung (beispielsweise einen CRT(Kathodenstrahlröhren)- oder einen LCD(Flüssigkristallanzeige)-Bildschirm) zur Präsentation von Daten für den Benutzer sowie eine Tastatur und eine Zeigevorrichtung (beispielsweise eine Maus oder einen Trackball) aufweist, wodurch der Benutzer dem Computer eine Eingabe bereitstellen kann. Es können auch andere Arten von Vorrichtungen verwendet werden, um eine Interaktion mit einem Benutzer bereitzustellen. Beispielsweise kann die dem Benutzer bereitgestellte Rückmeldung eine Form einer sensorischen Rückmeldung (beispielsweise einer visuellen Rückmeldung, einer hörbaren Rückmeldung oder einer tastbaren Rückmeldung) sein. Eine Eingabe vom Benutzer kann in einer Form, einschließlich einer akustischen, Sprach- oder tastbaren Eingabe, empfangen werden.
  • Die hier beschriebenen Systeme und Techniken können in einem Rechensystem implementiert werden, das eine Backend-Komponente (beispielsweise als Datenserver) aufweist oder das eine Middleware-Komponente (beispielsweise einen Anwendungsserver) aufweist oder das eine Frontend-Komponente (beispielsweise einen Client-Computer mit einer Benutzerschnittstelle oder einem Web-Browser, wodurch ein Benutzer mit einer Implementation der hier beschriebenen Systeme und Techniken interagieren kann) oder eine Kombination solcher Backend-, Middleware- und Frontend-Komponenten aufweist. Die Komponenten des Systems können durch eine beliebige Form oder durch ein beliebiges Medium zur digitalen Datenkommunikation (beispielsweise ein Kommunikationsnetz) miteinander verbunden sein. Beispiele von Kommunikationsnetzen umfassen ein lokales Netz („LAN“), ein Weitbereichsnetz („WAN“) und das Internet.
  • Das Rechensystem kann Clients und Server enthalten. Ein Client und ein Server befinden sich im Allgemeinen in einer Entfernung voneinander und interagieren typischerweise durch ein Kommunikationsnetz. Die Beziehung zwischen dem Client und dem Server ergibt sich durch Computerprogramme, die auf den jeweiligen Computern laufen und eine Client-Server-Beziehung miteinander haben.
  • Bei einigen Implementationen können die hier beschriebenen Komponenten getrennt, kombiniert oder in eine einzige oder eine kombinierte Komponente aufgenommen werden. Die in den Figuren dargestellten Komponenten sollen die hier beschriebenen Systeme nicht auf die in den Figuren dargestellten Softwarearchitekturen einschränken.
  • Es wurde eine Anzahl von Ausführungsformen beschrieben. Nichtsdestoweniger ist zu verstehen, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Demgemäß liegen andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/619624 [0001]

Claims (25)

  1. Kalibriervorrichtung, welche Folgendes umfasst: mehrere Magnetsensoren, die an der Kalibriervorrichtung positioniert sind, wobei die mehreren Magnetsensoren einen Raum definieren, eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, in dem durch die mehreren Magnetsensoren definierten Raum positioniert zu werden, wobei die Steuereinrichtung einen Magnetsender aufweist, und einen oder mehrere Prozessoren, die dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Veranlassen des Magnetsenders, mehrere Magnetfelder zu erzeugen, Empfangen von Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der mehreren an den mehreren Magnetsensoren empfangenen Magnetfelder beruhen, Berechnen von Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Steuereinrichtung und des Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen Signale und Feststellen, ob die berechneten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren innerhalb einer oder mehreren Schwellengrenzen bekannter Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren liegen.
  2. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt sind, auf der Grundlage eines Kalibrieralgorithmus einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender auf der Grundlage von Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren zu bestimmen.
  3. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer Kalibrierdatei, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweist, und Anwenden der Kalibrierdatei auf den Magnetsender.
  4. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die eine oder die mehreren Schwellengrenzen null sind, so dass Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender unabhängig von den Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren bestimmt werden.
  5. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, welche eine Anbringung aufweist, die dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung und den Magnetsender in einer festen Position und Orientierung in Bezug auf die mehreren Sensoren zu halten.
  6. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, mit der Kalibriervorrichtung zu kommunizieren.
  7. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in einem Augmented-Reality(AR)-System und/oder einem Virtual-Reality(VR)-System verwendet zu werden.
  8. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest einige von den mehreren Magnetsensoren abnehmbar an der Kalibriervorrichtung befestigt sind.
  9. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest einige von den mehreren Magnetsensoren beweglich an der Kalibriervorrichtung angebracht sind, so dass die Position und/oder die Orientierung der zumindest einigen von den mehreren Magnetsensoren einstellbar ist.
  10. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren in Kommunikation mit einem Multiplexierschalter stehen, der es dem einen oder den mehreren Prozessoren ermöglicht, die Signale von jedem der mehreren Magnetsensoren in Reihe zu empfangen.
  11. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, welche eine Anbringung umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Referenzsteuereinrichtung aufzunehmen, die einen kalibrierten Magnetsender aufweist, und wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Veranlassen des kalibrierten Magnetsenders, eine zweite Anzahl von Magnetfeldern zu erzeugen, Empfangen zweiter Signale von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der an den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Anzahl von Magnetfeldern beruhen, und Berechnen der bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Referenzsteuereinrichtung und des kalibrierten Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Signale.
  12. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 11, wobei ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für einen oder mehrere von den mehreren Magnetsensoren vor der Verwendung in der Kalibriervorrichtung bestimmt werden.
  13. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dafür ausgelegt sind, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer oder mehrerer Kalibrierdateien, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweisen, und Anwenden der einen oder der mehreren Kalibrierdateien auf den einen oder die mehreren von den mehreren Magnetsensoren.
  14. System, welches Folgendes umfasst: eine Steuereinrichtung, die einen Magnetsender aufweist, eine Kalibriervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse, mehrere am Gehäuse positionierte Magnetsensoren und eine Anbringung, die innerhalb des Gehäuses positioniert ist, wobei die Anbringung dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung aufzunehmen, und ein Computersystem in Kommunikation mit der Kalibriervorrichtung, wobei das Computersystem dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Veranlassen des Magnetsenders, mehrere Magnetfelder zu erzeugen, Empfangen von Signalen von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der mehreren an den mehreren Magnetsensoren empfangenen Magnetfelder beruhen, Berechnen von Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Steuereinrichtung und des Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen Signale und Feststellen, ob die berechneten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren innerhalb einer oder mehreren Schwellengrenzen bekannter Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren liegen.
  15. System nach Anspruch 14, wobei das Computersystem ferner dafür ausgelegt ist, auf der Grundlage eines Kalibrieralgorithmus einen oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für den Magnetsender auf der Grundlage von Differenzen zwischen den gemessenen Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren und den bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren zu bestimmen.
  16. System nach Anspruch 15, wobei das Computersystem ferner dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer Kalibrierdatei, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweist, und Anwenden der Kalibrierdatei auf den Magnetsender.
  17. System nach Anspruch 14, wobei die Anbringung dafür ausgelegt ist, die Steuereinrichtung und den Magnetsender in einer festen Position und Orientierung in Bezug auf die mehreren Sensoren zu halten.
  18. System nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, mit dem Computersystem und/oder der Kalibriervorrichtung zu kommunizieren.
  19. System nach Anspruch 14, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in einem Augmented-Reality(AR)-System und/oder einem Virtual-Reality(VR)-System verwendet zu werden.
  20. System nach Anspruch 14, wobei zumindest einige von den mehreren Magnetsensoren abnehmbar an der Kalibriervorrichtung befestigt sind.
  21. System nach Anspruch 14, wobei zumindest einige von den mehreren Magnetsensoren beweglich an der Kalibriervorrichtung angebracht sind, so dass die Position und/oder die Orientierung der zumindest einigen von den mehreren Magnetsensoren einstellbar ist.
  22. System nach Anspruch 14, welches ferner einen Multiplexierschalter in Kommunikation mit dem Computersystem umfasst, der es dem Computersystem ermöglicht, die Signale von jedem der mehreren Magnetsensoren in Reihe zu empfangen.
  23. System nach Anspruch 14, wobei die Anbringung dafür ausgelegt ist, eine Referenzsteuereinrichtung aufzunehmen, die einen kalibrierten Magnetsender aufweist, und wobei das Computersystem ferner dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Veranlassen des kalibrierten Magnetsenders, eine zweite Anzahl von Magnetfeldern zu erzeugen, Empfangen zweiter Signale von den mehreren Magnetsensoren, die auf Eigenschaften der an den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Anzahl von Magnetfeldern beruhen, und Berechnen der bekannten Positionen und Orientierungen der mehreren Magnetsensoren in Bezug auf eine Position und Orientierung der Referenzsteuereinrichtung und des kalibrierten Magnetsenders auf der Grundlage der von den mehreren Magnetsensoren empfangenen zweiten Signale.
  24. System nach Anspruch 23, wobei ein oder mehrere Kalibrierkorrekturfaktoren für einen oder mehrere von den mehreren Magnetsensoren vor der Verwendung in der Kalibriervorrichtung bestimmt werden.
  25. System nach Anspruch 24, wobei das Computersystem ferner dafür ausgelegt ist, Folgendes auszuführen: Erzeugen einer oder mehrerer Kalibrierdateien, welche die Kalibrierkorrekturfaktoren aufweisen, und Anwenden der einen oder der mehreren Kalibrierdateien auf den einen oder die mehreren von den mehreren Magnetsensoren.
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