DE2715106C2 - Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum - Google Patents

Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum

Info

Publication number
DE2715106C2
DE2715106C2 DE2715106A DE2715106A DE2715106C2 DE 2715106 C2 DE2715106 C2 DE 2715106C2 DE 2715106 A DE2715106 A DE 2715106A DE 2715106 A DE2715106 A DE 2715106A DE 2715106 C2 DE2715106 C2 DE 2715106C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic field
location
sensor
change
lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2715106A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2715106A1 (de
Inventor
Arthur Dr. Prof. Johannesburg Lewin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE2715106A priority Critical patent/DE2715106C2/de
Priority to US05/887,654 priority patent/US4197855A/en
Priority to IT21763/78A priority patent/IT1093959B/it
Priority to FR7809246A priority patent/FR2386807A1/fr
Priority to JP3908578A priority patent/JPS53123958A/ja
Priority to GB13206/78A priority patent/GB1582409A/en
Publication of DE2715106A1 publication Critical patent/DE2715106A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2715106C2 publication Critical patent/DE2715106C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00—Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04—Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • A61C19/045—Measuring instruments specially adapted for dentistry for recording mandibular movement, e.g. face bows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points

Description

a) zur Erfassung des Magnetfeldverlaufs sind drei in zueinander senkrechten Ebenen liegende erste Rächen (7b, 8b, 9b) mit mehreren Hallgeneratoren (17,18,19) angeordnet;
b) wenigstens ein Teil von ihnen ist auf zwei parallel zueinander verlaufenden Zeilen (A, B) verteilt;
c) die beiden Hallgeneratoren-Zeilen (A, B) der ersten Fläche (7b) sind elektrisch gegeneinander geschaltet;
d) im Abstand (d) zu der ersten Fläche (7b) ist eine dazu parallele zweite Fläche (7a) mit weiteren entsprechend angeordneten Zeilen (C, D) angeordnet;
e) die Zeilen beider Flächen (7a, 7b) verlaufen parallel zueinander;
f) die Differenzsignale des Zeilenpaares (A, B) der ersten Fläche (7b) sind elektrisch in Differentialschaltung mit den Differenzsignalen des Zeilenpaares (C, D) der zweiten Fläche (7a) verknüpft
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die restlichen Hallgeneratoren (E) zwischen den Hallgeneratoren-Zeüen (A, B) der ersten Fläche (7b) angeordnet und elektrisch additiv zusammengefaßt sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallgeneratoren-Zeilen (A, B; C, D) auf zwei einander im Abstand (d) parallel gegenüberstehenden ebenen Trägerteilen (16,20) und zueinander parallel angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Erdmagnetfeldes weitere Hallgenerator-Elemente (12, 13, 14) vorhanden sind, die in zueinander senkrechten Ebenen und parallel zu den Ebenen der Trägerteile (7,8,9) angeordnet und mit diesen starr verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Hallgenerator-Elemente (12, 13, 14) an einer die Flächen (7 bis 9) tragenden Halterung (6,15) befestigt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Hallgeneratoren (17 bis 22) ein Gebilde aus remanenzarmem ferromagnetischem Material, z. B. Mumetall, angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, fe5 dadurch gekennzeichnet, daß als magnetische Dipole zwei gleichartige Stabmagnete (3a, 3b) vorgesehen sind, deren eine gleichnamige Pole unter
einem Winkel (λ) kleiner als 180° aneinanderstoßen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in der Zahnmedizin zur Messung und Registrierung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung einer Stelle eines Unterkiefers.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallgenerator-Elemente (12,13,14) an einem auf dem Kopf eines Patienten fixierbaren Bügel (15) befestigt sind.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (6) derart ausgebildet und am Kopf eines Patienten befestigbar ist, daß die Winkelhalbierende des durch die Stabmagnete (3a; b) gebildeten Winkels («) bei intraoraler Anordnung des Magnetfelderzeugers (3) in Richtung des Schnittpunktes der drei Ebenen der Hallgeneratoranordnung liegt
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung und Registrierung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers unter Verwendung eines am Körper direkt oder im Abstand davon angeordneten magnetischen Dipols mit im Abstand vom magnetischen Dipol angeordneten Hallgeneratoren zur Erfassung des Magnetfeldflusses bzw. der Magnetfeldflußänderungen während einer Messung, und mit einer elektronischen Meßanordnung zur Auswertung von bei einem Magnetfeldfluß bzw. einer Magnetfeldflußänderung entstehenden proportionalen elektrischen Größen.
In der DE-AS 10 13 880 ist ein elektrisches Meßgerät beschrieben, bei dem zur trägheitslosen Messung, Steuerung oder Regelung des Ortes und/oder der Ortsveränderung eines Körpers der Zusammenhang zwischen einem Magnetfeld und den elektrischen Eigenschaften eines diesem Magnetfeld ausgesetzten Halbleiterkörpers ausgenutzt ist. Als magnetischer Dipol (Magnetfelderzeuger) sind zwei gekreuzte Dauermagnete vorgesehen; der hiervon ausgehende Feldfluß wird unter Ausnutzung des Halleffekts durch räumlich angeordnete Halbleiterkörper (Hallgeneratoren) erfaßt. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß entweder die Magnete oder die Halbleiterkörper an dem Körper, dessen Ort bzw. Ortsveränderung gemessen werden soll, befestigt sind. Mit einem solchen Gerät lassen sich entweder nur lineare Bewegungen oder Rotationsvorgänge, z. B. bei sich drehenden Wellen, getrennt erfassen, dagegen nicht gleichzeitig Translations- und Rotationsbewegungen.
Bei einem anderen bekannten Meßgerät (US-PS 38 22 694), welches zur Messung und Aufzeichnung der Kieferbewegungen in der Zahnmedizin dienen soll, hat man als Felderzeuger nur einen Stabmagneten und zur Erfassung des Feldflusses zwei im Abstand davon angeordnete Magnetflußaufnehmer vorgesehen.
Mit einem solchen Meßgerät läßt sich nicht die Lage bzw. eine Lageänderung des Körpers im Raum erfassen. Außerdem kann mit ihm keine Rotationsbewegung, vielmehr nur ein Gemisch von Rotations- und Translationsbewegung, gemessen werden. Dadurch, daß in jeder Erfassungsebene nurmehr ein Flußaufnehmer vorgesehen ist, können mit einem solchen Gerät keine hinreichend genauen Meßergebnisse erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Vergleich zum
Stand der Technik verbesserte Meßvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die dazu geeignet ist, nicht nur den Ort, sondern auch die Lage und/oder eine Orts- bzw. Lageänderung des Körpers im Raum genau zu erfassen, und zwar nicht rur in den drei 5 Freiheitsgraden bei einer Translationsbewegung, sondern auch in den drei Freiheitsgraden bei einer Rotationsbewegung.
Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß ·ο durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet ist:
a) zur Erfassung des Magnetfeldverlaufs sind drei in zueinander senkrechten Ebenen liegende erste Flächen mit mehreren Hallgeneratoren angeordnet;
b) wenigstens ein Teil von ihnen ist auf zwei parallel zueinander verlaufenden Zeilen verteilt;
c) die beiden Hallgeneratoren-Zeile.n der ersten Fläche sind elektrisch gegeneinander geschaltet;
d) im Abstand zu der ersten Fläche ist eine dazu parallele zweite Fläche mit weiteren entsprechend angeordneten Zeilen angeordnet;
e) die Zeilen beider Flächen verlaufen parallel zueinander;
f) die Differenzsignale des Zeilenpaares der ersten Fläche sind elektrisch in Differentialschaltung mit den Differenzsignalen des Zeilenpaares der zweiten Fläche verknüpft 3D
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für alle denkbaren Meßvorgänge, bei denen es gilt, außer dem Ort auch die Lage und/oder eine Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum exakt zu messen, eingesetzt werden. Besonders hervorzuheben ist die Anwendung in der Medizin, z. B. in der Sportmedizin oder Orthopädie, wo man für bestimmte diagnostische Zwecke, z. B. die Lage bzw. eine Lageänderung der Knochen bei bestimmten Bewegungsvorgängen erfassen will. Das anhand der Zeichnung nachstehend erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen 4 Vorrichtung in der Zahnmedizin, wo man die Lage bzw. eine Lageänderung des Unterkiefers bzw. eines Punktes vom Unterkiefer genau erfassen will.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, den Felderzeuger an dem zu messenden starren Körper zu befestigen und die Hallgeneratoren zur Erfassung des Feldflusses benachbart im Abstand davon im Raum anzuordnen; denkbar ist aber auch eine Umkehrung der Anordnung, d. h. die Hallgeneratoren am starren Körper und den Felderzeuger im Raum anzuordnen.
Anhand der F i g. 1 bis 6 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Meßvorrichtung, angewendet in der Zahnmedizin zur Bestimmung des Ortes, der Lage und/oder einer Orts- bzw. Lageänderung des Unterkiefers eines Patienten. Der Patientenkopf ist mit 1, der Unterkiefer mit 2 bezeichnet. Mit 3 ist ein als Felderzeuger dienender Permanentmagnet bezeichnet, der intraoral an jeder beliebigen Stelle des Unterkiefers b5 befestigt wird. Die Befestigung kann z. B. mittels Haftoder Klebemittel (Abdruckmasse) geschehen. Der Magnetfelderzeuger 3 besteht aus zwei gleich dimensionierten Stabmagneten 3ε, 3b, welche in einem Winkel λ =180° zueinander angeordnet sind. Der besseren Erkennung wegen ist der Magnetfelderzeuger 3 stark vergrößert dargestellt; die Stabmagnete haben in einer vorzugsweisen Ausführung eine Länge von 3 mm und einen Querschnitt von 1 mm im Quadrat Die Winkelhalbierende der beiden Stabmagnete 3a, 3b ist mit 4 bezeichnet
Extraoral ist eine mit 5 bezeichnete Anordnung von mehreren senkrecht zueinander stehenden Flächen mit Magnetfeldsensoren angeordnet, die über einen Haltebügel 6 am Schädel des Patienten gehaltert ist. Die Anordnung 5 bleibt also bei einer Bewegung des Unterkiefers gegenüber diesem ortsfest
Die Anordnung 5 besteht aus drei senkrecht zueinander angeordneten Doppelplatten 7,8 und 9, von denen jede aus zwei parallel zueinander angeordneten ebenen Flächenelementen besteht wobei das äußere Flächenelement jeweils mit dem Index a und das innere, dem Patientenkopf zugewandte Flächenelement jeweils mit dem index b bezeichnet ist. Die Anordnung der Doppelplatten 7, 8 und 9 ist so getroffen, daß das Flächenelement 7 sich seitlich des Patientenkopfes befindet wobei die Winkelhalbierende 4 des Öffnungswinkels α. des Magnetfelderzeugers 3 etwa durch die Schnittkante der beiden Doppelplatten 7 und 8 verläuft
Die Doppelplatten 7 bis 9 tragen, wie später noch näher erläutert wird, eine Vielzahl von Sensorelementen, die den Magnetfluß des Magnetfelderzeugers 3 aufnehmen. Ihre Ausgänge sind mit einer mit 10 bezeichneten elektronischen Einheit verbunden, welche die Aufgabe hat Magnetflüsse bzw. Magnetflußänderungen zu erfassen, zu analysieren und einem nachgeschalteten Indikator 11 in Form von auswertbaren Signalen weiterzugeben.
Mit 12,13 und 14 sind an einem mit dem Haltebüge] 6 starr verbundenen Trägerteil 15 befestigte Sensoreiemente bezeichnet, die parallel zu den Flächenelementen 7, 8 und 9 ausgerichtet sind und dazu dienen, das Erdmagnetfeld zu kompensieren. Die Sensorflächen sind schraffiert gezeichnet.
Eine Bewegung des Unterkiefers 2 kann sich — wie bei jedem anderen starren Körper, der im Raum bewegt wird — aus Rotations- und Translationsbewegungen zusammensetzen. Mit der dargestellten Anordnung der Doppelplatten, die jeweils mit Sensorelementen bestückt sind, wie später noch näher erläutert wird, können sowohl die drei Freiheitsgrade der Translationsais auch die drei Freiheitsgrade der Rotationsbewegung gemessen und damit jede Lage bzw. Lageänderung eines Punktes des Unterkiefers im Raum gemessen werden.
Die F i g. 2 zeigt in schaubildlicher und stark vergrößerter Darstellung den Magnetfelderzeuger 3. Er wird gebildet aus zwei in einem Winkel λ von etwa 130° zueinander angeordneten Stabmagneten 3a, 3b, die mit ihren gleichen Polen (N-N) aneinandergrenzen. Die so getroffene Anordnung der Stabmagnete erzeugt ein unregelmäßiges Magnetfeld, dessen Feldstärke in zueinander senkrecht stehenden Ebenen unterschiedlich groß ist Im Gegensatz zu einem symmetrischen Magnetfeld kann man mit diesem unsymmetrischen Magnetfeld sämtliche Freiheitsgrade einer Rotationsbewegung erfassen, weil es in allen Dimensionen fnationsunsyymmetrisch ist.
Die F i g. 3 zeigt den Feldlinienverlauf des Magnetfelderzeugers 3 in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen I und II. Aus der Darstellung geht hervor, daß
von einem Punkt O aus betrachtet in den drei Richtungen x.yuna ζ unterschiedlich große Feldstärken χ 1, y 1 und ζ 1 vorhanden sind. Es handelt sich hier also um ein unregelmäßiges dreidimensionales Magnetfeld.
Um das Magnetfeld in einer Ebene genau erfassen zu können, ist theoretisch die Anordnung von unendlich vielen Magnetflußsensoren in einer Ebene erforderlich. In der Praxis benötigt man aber nur die Anzahl von Sensorelementen, die vom Auflösungsvermögen des einzelnen Sensore'ements abhängt, um eine Bewegung in einer vorgegebenen Ebene genügend genau zu erfassen. Mit einem einzelnen Sensorelement kann jedoch die Bewegung eines Magnetfeldes in einer ebenen Ebene nicht erfaßt werden.
Die F i g. 4 zeigt am Beispiel einer Sensorfläche (in F i g. 1 z. B. T) den Aufbau der Doppeiplatten mit der Anordnung der Sensorelemente, welche den vom Felderzeuger 3 ausgehenden Magnetfluß bzw. Flußänderung messen.
Das Doppelplattenteil 7 besteht aus einem äußeren Flächenelement Ta und einem inneren Flächenelement Tb. Das innere Flächenelement Tb wird gebildet von einer Keramik- oder Kunststoffplatte 16, auf der vorzugsweise gleichmäßig verteilt eine erste Gruppe von Sensorelementen (Hallgeneratoren) 17 und darüber und darunter je eine Reihe weiterer Sensorelemente 18 und 19 angeordnet ist Die Hallgeneratoren sind in Form von Plättchen auf die Kunststoff- oder Keramikplatte 16 aufgeklebt und, um die Empfangsfläche jedes Sensorelementes zu vergrößern, mit einem remanenzarmen ferromagnetischen Material, z. B. mit Mumetall, überzogen. Die Gruppe der vorzugsweise gleichmäßig verteilten Sensorelemente 17 bildet eine Sensorfläche E. die Sensorelemente 18 und 19 jeweils eine Sensorzeile A und B. Das in einem Abstand d vom inneren Flächenelement Tb angeordnete Flächenelement Ta besteht ebenfalls aus einer Keramik- oder Kunststoffplatte 20, auf der genau fluchtend und parallel zu den Sensorzeilen A und B der Platte Tb zwei weitere Sensorzeilen C und D mit den Sensorelementen 21 und 22 angeordnet sind.
Jede der Doppelplatten 7, 8, 9 ist vorzugsweise mit der gleichen Anzahl von Sensorelementen und in der gleichen Anordnung, wie in Fig.4 beschrieben, ausgestattet Die Sensorzeilen A und B der inneren Flächenelemente und die der äußeren Flächenelemente (D und C) sind jeweils differentiell miteinander gekuppelt d. h. sie geben am Ausgang jeweils ein Differenzsignal ab.
Es besteht die Möglichkeit allein mit den Zeilen — also ohne die Elemente E — die Translation zu messen, wenn man die Zeilen der erster. Ebenen nicht differentiell, sondern additiv kuppelt Die gelieferten Signale werden also einmal differentiell (Rotation) und einmal additiv (Translation) benutzt (Differenz-Summenverstärker).
Mit der Sensorfläche E, welche durch die Sensorelemente 17 gebildet wird, kann jede Bewegung des Magnetfelderzeugers in den drei Freiheitsgraden x, y und ζ bei reiner Translationsbewegung gemessen werden. Es ist prinzipiell möglich, den Meßbereich zu erweitern und beliebige Rotationswinkel — auch größer als 180° — zu messen, wenn man entweder die Meßanordnung groß (ausgedehnt) genug wählt oder eine gleichartige Meßanordnung zusätzlich benutzt bzw! TeDe der Meßanordnung zweifach vorhanden sind (z. B. rechts und links, oben und unten, vor und hinter dem Patientenkopf). Die Teile der Meßanordnung müssen sich nur dort befinden, wohin bei der zu messenden Bewegung das Magnetfeld sich richtet Für eine Erfassung auch der Rotationsbewegung dienen die differentiell miteinander gekuppelten Sensorzeilen A bis D. Wenn die auf den jeweils senkrecht zueinander stehenden inneren Flächenelementen Tb, Sb und 9b angeordneten Sensorflächen E sich zu Beginn einer Messung bezüglich des Magnetfelderzeugers 3 in einer bekannten Entfernung a, b, c befinden, dann ist jede
ι ο Bewegung des Felderzeugers relativ zu den drei Ebenen bekannt Ist keine Rotationsbewegung vorhanden, so ist die Bewegung des Feldes, wie sie von den drei Sensorflächen gemessen wird, eine Funktion der Bewegung des Felderzeugers. Wenn jedoch gleichzeitig eine Translations- und eine Rotationsbewegung auftritt, was in der Regel der Fall ist, besteht die Bewegung, wie sie von den drei Sensorflächen E gemessen wird, aus einer reinen Translation und einer Translation, die durch Rotation verursacht wird.
Zur Erfassung der Rotationsbewegung dienen die Sensorzeilen A bis D. Jeweils zwei Sensorzeilen A, B und C1 D sind auf einer Ebene einander gegenüberstehend angeordnet und die beiden Zeilen elektrisch differentiell miteinander gekoppelt Dadurch wird die Bewegung eines Magnetfeldes zwischen den beiden Zeilen als Differenz gemessen. Vorausgesetzt daß sich der Magnetfelderzeuger in einer bestimmten Entfernung zu einer Ebene befindet und sich so um seinen Mittelpunkt dreht daß die Drehachse parallel zu dieser Ebene liegt die die differentiell angeordneten Sensorelemente trägt dann ist das Ausgangssignal der Sensorelemente eine direkte Funktion der Rotation, unter Berücksichtigung einer Änderung der Feldstärke, bedingt durch die Lageänderung des Magnetfelderzeu gers im Raum.
Nachdem auf den inneren Flächenelementen Tb, Sb, 9b die Sensorzeilen und Sensorflächen in der gleichen Ebene liegen, können Rotation und Translation gleichzeitig in einer Ebene gemessen werden.
Um die Rotation des Magnetfeldes um irgendeine Achse zu messen, braucht man die in einem Abstand d von den auf dem inneren Flächenelement angeordneten Sensorzeilen angeordneten weiteren Sensorzeilen C und D. Wichtig ist daß die Sensorzeilen Cund D parallel zu den Sensorzeilen A und B liegen.
Verknüpft man die Differenzsignale der beiden Sensorzeilenpaare differentiell miteinander, so erhält man ein resultierendes Signal, das nur aus dem Anteil der Rotation des Magnetfeldes besteht
so Das Prinzip der Signalverarbeitung wird anhand der Fig.5 und 6 näher erläutert, wobei bei diesen Erläuterungen nur ein zusammengehörendes Paar von Freiheitsgraden (x) und zugehöriger Drehwinkel Φχ aufgezeigt ist Für die übrigen Freiheitsgrade (y, Winkel Φγ, ζ, Winkel Φ*) gut entsprechendes.
In F i g. 6 ist mit E die Anordnung der Sensorzeilen für die Translationsbewegung entsprechend der Darstellung in F i g. 4, mit A, B, Cund D die Sensorzeilen für die Messung einer Rotationsbewegung und mit 12,13 und 14 die Sensorelemente zur Kompensation des Erdmagnetfeldes bezeichnet Die aus den Sensorelementen der Sensorfläche E gewonnenen Signale werden zunächst über Vorverstärker 23 einem Summierer 24 zugeführt dessen Ausgangssignal x"tr (T= Translation; Λ= Rotate tion) ein Maß für die Translation und eine Translation erzeugt durch Rotation ist Die Signale von den Sensorelementen 12 bis 14 werden verstärkt durch einen Vorverstärker 25. Anschließend wird das ver-
stärkte Signal dem x'V/rSignal beigemischt und das Mischsignal einem logarithmischen Verstärker 26 zugeführt, an dessen Ausgang ein linearisiertes Signal x'tr abgegeben wird, das frei ist von Anteilen des Erdmagnetfeldes.
Die Signale aus den Sensorzeilen A bis D werden ebenfalls über Vorverstärker 27 und nach Kompensation des Erdmagnetfeldes mit Hilfe der Sensorelemente 12 bis 14 logarithmischen Verstärkern 27 zur Linearisierung zugeführt. Mittels der Differenzverstärker 28 und 29 wird jeweils ein Differenzsignal zwischen den Sensorzeilen A und B bzw. C und D erreicht. Von den beiden Ausgangssignalen der Differenzverstärker 28 und 29 wird im Differenzglied 30 erneut die Differenz gebildet. Am Ausgang des Differenzgliedes 30 erhält man eir. tan Φr-S!gna!, weiches ein lineares Maß für den Tangens des Drehwinkels Φ, ist. Dieses Ausgangssignal wird nur noch von der Rotation beeinflußt. Mit Hilfe eines tan Φ, zu Φ ,-Konverters 31 kann der Drehwinkel Φχ bestimmt werden. Am Ausgang des Konverters 31 erhält man also direkt den Drehwinkel Φχ für den Freiheitsgrad x.
Eine Korrektur des Translationssignals (x'tr), welches am Ausgang des logarithmischen Verstärkers 26 anliegt, erfolgt mit Hilfe eines Φχ zu cos <£jrKonverters 32, mit dem der Winkel Φχ in ein entsprechendes cos-Signal umgewandelt wird. Dieses cos-Signal wird in einem Multiplizierer 33 mit dem Ausgangssignal des logarithmischen Verstärkers 26 multipliziert. Am Ausgang des Multiplizierers 33 erhält man die wahre Entfernung χτ, welche ein lineares Maß für eine reine Translation in x-Richtung ist.
Es gilt
—- = cosi>; dx = d.cos0 (vgl. Fig. 5).
d.
Dieser Gleichung trägt die Schaltung nach Fig. 6 2« Rechnung.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Messung und Registrierung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers unter Verwendung eines am Körper direkt oder im Abstand davon angeordneten magnetischen Dipols mit im Abstand vom magnetischen Dipol angeordneten Hallgeneratoren zur Erfassung des Magnetfeldflusses bzw. der Magnetfeldflußänderungen während einer Messung, und mit einer elektronischen Meßanordnung zur Auswertung von bei einem Magnetfeldfluß bzw. einer Magnetfeldflußänderung entstehenden proportionalen elektrischen Größen,gekennzeichnetdurchdie Kombination folgender Merkmale:
DE2715106A 1977-04-04 1977-04-04 Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum Expired DE2715106C2 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2715106A DE2715106C2 (de) 1977-04-04 1977-04-04 Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
US05/887,654 US4197855A (en) 1977-04-04 1978-03-17 Device for measuring the location, the attitude and/or the change in location or, respectively, attitude of a rigid body in space
IT21763/78A IT1093959B (it) 1977-04-04 1978-03-30 Dispositivo per individuare mediante misurazione il luogo,la posizione e,o il mutamento del luogo rispettivamente della posizione di un corpo solido nello spazio
FR7809246A FR2386807A1 (fr) 1977-04-04 1978-03-30 Dispositif pour mesurer l'emplacement, la position et/ou la variation d'emplacement ou de position d'un corps rigide dans l'espace
JP3908578A JPS53123958A (en) 1977-04-04 1978-04-03 Measuring apparatus for position and posture or change thereof as for rigid body in space
GB13206/78A GB1582409A (en) 1977-04-04 1978-04-04 Apparatus for obtaining a measure of the angular attitude of a body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2715106A DE2715106C2 (de) 1977-04-04 1977-04-04 Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2715106A1 DE2715106A1 (de) 1978-10-12
DE2715106C2 true DE2715106C2 (de) 1982-05-27

Family

ID=6005659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2715106A Expired DE2715106C2 (de) 1977-04-04 1977-04-04 Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4197855A (de)
JP (1) JPS53123958A (de)
DE (1) DE2715106C2 (de)
FR (1) FR2386807A1 (de)
GB (1) GB1582409A (de)
IT (1) IT1093959B (de)

Families Citing this family (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4298874A (en) * 1977-01-17 1981-11-03 The Austin Company Method and apparatus for tracking objects
DE2814551C2 (de) * 1978-04-04 1986-03-13 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
IT1103068B (it) * 1978-08-08 1985-10-14 Morop Gianni Attrezzatura per ottenere una si mulazione dei movimenti relativi della masticazione per la formazione di protesi dentarie
DE2852764A1 (de) * 1978-12-06 1980-06-26 Siemens Ag Vorrichtung zur messung des ortes, der lage und/oder der orts- bzw. lageaenderung eines starren koerpers im raum
US4341220A (en) * 1979-04-13 1982-07-27 Pfizer Inc. Stereotactic surgery apparatus and method
US4314251A (en) * 1979-07-30 1982-02-02 The Austin Company Remote object position and orientation locater
DE2944489A1 (de) * 1979-11-03 1981-05-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Einrichtung zur messung des ortes, der lage und/oder einer orts- bzw. lageaenderung des unterkiefers eines patienten
DE2944490C2 (de) * 1979-11-03 1985-02-21 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur Beseitigung des Einflusses von Remanenz in Empfangssystemen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3002267A1 (de) * 1980-01-23 1981-07-30 Hans-Helmut Dr. 7750 Konstanz Schmidt Verfahren und vorrichtung zur erfassung der abstands- und/oder bewegungsrelationen des menschlichen ober- und/oder unterkiefers zum schaedel, sowie der relationen des ober- zum unterkiefer
JPS56131388U (de) * 1980-03-07 1981-10-05
US4346384A (en) * 1980-06-30 1982-08-24 The Austin Company Remote object position and orientation locator
US4328548A (en) * 1980-04-04 1982-05-04 The Austin Company Locator for source of electromagnetic radiation having unknown structure or orientation
US4342086A (en) * 1980-07-03 1982-07-27 Myo-Tronics, Inc. Compensating system for kinesiograph mandibular tracker
US4688037A (en) * 1980-08-18 1987-08-18 Mcdonnell Douglas Corporation Electromagnetic communications and switching system
US4375674A (en) * 1980-10-17 1983-03-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Kinesimetric method and apparatus
US4394831A (en) * 1981-02-12 1983-07-26 Honeywell Inc. Helmet metal mass compensation for helmet-mounted sighting system
JPS57154001A (en) * 1981-03-19 1982-09-22 Nippon Seiko Kk Detection of three dimensional rotary position and motion of object
US4597394A (en) * 1981-05-26 1986-07-01 Respitrace Corporation Method for noninvasively monitoring mouth volume
US4459109A (en) * 1981-11-25 1984-07-10 Myo-Tronics Research, Inc. Kinesiograph sensor array alignment system
DE3372907D1 (en) * 1982-06-09 1987-09-17 Picker Int Ltd Method and apparatus for monitoring movement of a body under nmr examination
US4461553A (en) * 1982-06-18 1984-07-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dynamic head motion measuring system
JPS59672A (ja) * 1982-06-27 1984-01-05 Tsutomu Jinno 測距センサ
US4528627A (en) * 1982-11-12 1985-07-09 Coben Eugene S Method for cephalometric quantitation and expression of growth
EP0115391A3 (de) * 1983-01-27 1987-06-10 Optron, Inc. Halleffektweggeber
DE3327742A1 (de) * 1983-08-01 1985-02-14 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Vorrichtung zur messung des ortes, der lage und/oder der orts- bzw. lageaenderung eines starren koerpers im raum
JPS60122541A (ja) * 1983-12-07 1985-07-01 株式会社医療工学研究所 上瞼運動の検出方法、および、その装置
EP0179806A1 (de) * 1984-04-09 1986-05-07 GAY, Thomas Anordnung zum akustischen nachweis und analyse von gelenkstörungen
US4622644A (en) * 1984-05-10 1986-11-11 Position Orientation Systems, Ltd. Magnetic position and orientation measurement system
AT384544B (de) * 1984-12-11 1987-11-25 Siemens Ag Oesterreich Verfahren zur bestimmung der beweglichkeit von koerperteilen
US4737794A (en) * 1985-12-09 1988-04-12 Mcdonnell Douglas Corporation Method and apparatus for determining remote object orientation and position
US4742356A (en) * 1985-12-09 1988-05-03 Mcdonnell Douglas Corporation Method and apparatus for determining remote object orientation and position
JPS62179432A (ja) * 1986-01-31 1987-08-06 坂東　永一 顎運動の測定装置
US4791934A (en) * 1986-08-07 1988-12-20 Picker International, Inc. Computer tomography assisted stereotactic surgery system and method
US4849692A (en) * 1986-10-09 1989-07-18 Ascension Technology Corporation Device for quantitatively measuring the relative position and orientation of two bodies in the presence of metals utilizing direct current magnetic fields
FR2610821B1 (fr) * 1987-02-13 1989-06-09 Hennson Int Procede de prise d'empreinte medicale et dispositif pour sa mise en oeuvre
US4765345A (en) * 1987-02-18 1988-08-23 Myo-Tronics Research, Inc. Magnetic sensor for jaw tracking device
US4837685A (en) * 1987-02-18 1989-06-06 Myo-Tronics Research, Inc. Analog preprocessor for jaw tracking device
US4839809A (en) * 1987-08-04 1989-06-13 Leighton Stephen B Magnetic personal turning monitor
US4975969A (en) * 1987-10-22 1990-12-04 Peter Tal Method and apparatus for uniquely identifying individuals by particular physical characteristics and security system utilizing the same
US4922925A (en) * 1988-02-29 1990-05-08 Washington University Computer based upper extremity evaluation system
US4979519A (en) * 1988-05-05 1990-12-25 Board Of Regents, University Of Texas System Head positioning system for accurate cranial alignment and dimension in magnetic resonance
WO1990008505A1 (en) * 1989-01-24 1990-08-09 Dolphin Imaging Systems Inc. Method and apparatus for generating cephalometric images
FR2652928B1 (fr) * 1989-10-05 1994-07-29 Diadix Sa Systeme interactif d'intervention locale a l'interieur d'une zone d'une structure non homogene.
JP2700213B2 (ja) * 1990-11-24 1998-01-19 株式会社エース電研 パチンコ玉検知装置およびパチンコゲーム機
AT399272B (de) * 1990-11-26 1995-04-25 Truppe Michael Anordnung zur darstellung eines schädels
EP0488987B1 (de) * 1990-11-26 1996-01-31 Michael Dr. Truppe Verfahren zur Darstellung beweglicher Körper
AT399273B (de) * 1990-11-26 1995-04-25 Truppe Michael Anordnung zur dreidimensionalen erfassung von gelenksbewegungen
US5823958A (en) * 1990-11-26 1998-10-20 Truppe; Michael System and method for displaying a structural data image in real-time correlation with moveable body
US5113424A (en) * 1991-02-04 1992-05-12 University Of Medicine & Dentistry Of New Jersey Apparatus for taking radiographs used in performing dental subtraction radiography with a sensorized dental mouthpiece and a robotic system
US5249581A (en) * 1991-07-15 1993-10-05 Horbal Mark T Precision bone alignment
US5150169A (en) * 1991-09-23 1992-09-22 Hoggan Health Industries, Inc. Method and apparatus for sensing and measuring relative position and motion between two points
DE4214523C2 (de) * 1992-05-01 1994-09-22 Juergen Dr Manthey Verfahren zur Beeinflussung der Körperhaltung
US5251644A (en) * 1992-05-29 1993-10-12 Key Functional Assessments, Inc. Upper extremity assessment systems and methods
US5444372A (en) * 1992-07-22 1995-08-22 Biomagnetic Technologies, Inc. Magnetometer and method of measuring a magnetic field
US5954583A (en) * 1992-11-05 1999-09-21 Com21 Limited Secure access control system
US5644324A (en) * 1993-03-03 1997-07-01 Maguire, Jr.; Francis J. Apparatus and method for presenting successive images
US5453686A (en) * 1993-04-08 1995-09-26 Polhemus Incorporated Pulsed-DC position and orientation measurement system
US5482048A (en) * 1993-06-30 1996-01-09 University Of Pittsburgh System and method for measuring and quantitating facial movements
US5645077A (en) * 1994-06-16 1997-07-08 Massachusetts Institute Of Technology Inertial orientation tracker apparatus having automatic drift compensation for tracking human head and other similarly sized body
DE4423374C2 (de) * 1994-07-04 2000-01-05 Maquet Ag Verbindungseinrichtung zum wahlweisen Verbinden einer Patientenlagerfläche mit der Stützsäule eines Operationstisches
US5803089A (en) * 1994-09-15 1998-09-08 Visualization Technology, Inc. Position tracking and imaging system for use in medical applications
US7453451B1 (en) 1999-03-16 2008-11-18 Maguire Francis J Jr Moveable headrest for viewing images from different directions
US7724278B2 (en) * 1995-05-30 2010-05-25 Maguire Francis J Jr Apparatus with moveable headrest for viewing images from a changing direction-of-view
US5734421A (en) * 1995-05-30 1998-03-31 Maguire, Jr.; Francis J. Apparatus for inducing attitudinal head movements for passive virtual reality
US6181371B1 (en) 1995-05-30 2001-01-30 Francis J Maguire, Jr. Apparatus for inducing attitudinal head movements for passive virtual reality
US5640170A (en) * 1995-06-05 1997-06-17 Polhemus Incorporated Position and orientation measuring system having anti-distortion source configuration
GB9717574D0 (en) * 1997-08-19 1997-10-22 Flying Null Ltd Catheter location
US5991701A (en) * 1997-10-13 1999-11-23 Kinex Iha Corp. Method for improved instantaneous helical axis determination
US6169963B1 (en) * 1998-06-02 2001-01-02 Magnetherapy, Inc. Magnetic field strength mapping system
DE19848765C2 (de) 1998-10-22 2000-12-21 Brainlab Med Computersyst Gmbh Positionsverifizierung in Kamerabildern
EP1161691A2 (de) * 1998-12-23 2001-12-12 Peter D. Jakab Magnetischer resonanzscanner mit vorrichtung zur positions- und orientierungsverfolgung
DE19917867B4 (de) 1999-04-20 2005-04-21 Brainlab Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bildunterstützung bei der Behandlung von Behandlungszielen mit Integration von Röntgenerfassung und Navigationssystem
US6690159B2 (en) * 2000-09-28 2004-02-10 Eldec Corporation Position indicating system
US6820614B2 (en) 2000-12-02 2004-11-23 The Bonutti 2003 Trust -A Tracheal intubination
US6811312B2 (en) 2002-02-08 2004-11-02 Schick Technologies, Inc. Dental x-ray positioning using adhesives
WO2006094119A2 (en) * 2005-03-02 2006-09-08 Osteometrix, Llc Noninvasive methods, apparatus, kits, and systems for intraoperative position and length determination
DE102005014573A1 (de) 2005-03-31 2006-10-12 Stryker Trauma Gmbh Datenübertragungssystem in Verbindung mit einem Implantat
US7812596B2 (en) * 2007-08-16 2010-10-12 Honeywell International Inc. Two-dimensional position sensing system
CA2726259C (en) 2008-06-04 2014-07-29 Colgate-Palmolive Company Oral care implement with cavitation system
DE112008003982A5 (de) * 2008-06-09 2011-05-12 Orhtotec Oms S.L. Methode und Gerät zur Erzeugung von kephalometrischen Zeichnungen und Aufzeichnungen der Gelenkbewegung für die Kieferorthopädische Diagnostik unter Verwendung von Magnettechnik
US8425425B2 (en) 2010-09-20 2013-04-23 M. Dexter Hagy Virtual image formation method for an ultrasound device
FR2972316B1 (fr) * 2011-03-03 2013-03-22 Thales Sa Emetteur electromagnetique emettant simultanement selon trois axes orthogonaux pour detection de position et d'orientation d'objets
US9836118B2 (en) 2015-06-16 2017-12-05 Wilson Steele Method and system for analyzing a movement of a person

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE839220C (de) * 1949-04-06 1952-05-19 Walter Von Dipl-Ing Sauer Widerstandsfeinregler
DE1013880B (de) * 1954-04-05 1957-08-14 Siemens Ag Elektrisches Messgeraet
US3439358A (en) * 1965-11-30 1969-04-15 George Washington Ltd Activity detectors
US3528402A (en) * 1966-02-02 1970-09-15 William L Abramowitz Means and method for internally detecting the presence of an intrauterine contraceptive device
US3686564A (en) * 1970-10-08 1972-08-22 Westinghouse Electric Corp Multiple frequency magnetic field technique for differentiating between classes of metal objects
US3971983A (en) * 1972-06-06 1976-07-27 Infinetics, Inc. Ferromagnetic metal detector utilizing gradiometers positioned on opposite sides of the detection area with overlapping sensitivity
US3822694A (en) * 1972-10-24 1974-07-09 Jankelson Bernard Method of monitoring mandibular positions and movements

Also Published As

Publication number Publication date
FR2386807B1 (de) 1982-01-29
GB1582409A (en) 1981-01-07
IT7821763A0 (it) 1978-03-30
DE2715106A1 (de) 1978-10-12
IT1093959B (it) 1985-07-26
US4197855A (en) 1980-04-15
FR2386807A1 (fr) 1978-11-03
JPS53123958A (en) 1978-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2715106C2 (de) Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
DE69737287T2 (de) Radiatorkalibrierung
EP0004888B1 (de) Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
EP1287839B1 (de) Messvorrichtung und -verfahren zur Bestimmung von Parametern medizinischer Flüssigkeiten
DE4300028C2 (de) Bewegungserkenner
DE60125803T2 (de) Röntgenbildgebungsvorrichtung mit sichtbarer einstellung des röntgenstrahlwinkels
EP2965043B1 (de) Magnetischer linear- oder drehgeber
EP0012282B1 (de) Gerät zur Messung und Registrierung des Ortes, der Lage und/oder der Orts- bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
EP2620752A2 (de) Magnetfeldsensor
DE19507304B4 (de) Magnetfelddetektor
DE102010032061A1 (de) Vorrichtung zur Messung eines Drehwinkels und/oder eines Drehmoments
DE102014214677B4 (de) Magnet-Detektionsvorrichtung und Fahrzeug-Rotations-Detektionsvorrichtung, die damit ausgerüstet ist
DE112016004970T5 (de) Magnetismuserfassungsvorrichtung und erfassungsvorrichtung für einen sich bewegenden körper
DE102005058346B4 (de) Röntgenstrahlungsquelle und bildgebende Röntgeneinrichtung
DE102014113374B4 (de) Magnetpositionssensor und Erfassungsverfahren
DE3041041C2 (de) Magneto-elektrischer Wegaufnehmer
DE19630108A1 (de) Einrichtung zur berührungslosen Erfassung der Geschwindigkeit oder Position eines ferromagnetischen Geberteils
DE102015013022A1 (de) Magnetfeldmessvorrichtung
DE4233830C2 (de) Strahlpositionsmonitor
EP0142609B1 (de) Vorrichtung zur Messung des Ortes, der Lage und/oder der Orts-bzw. Lageänderung eines starren Körpers im Raum
DE3211956C2 (de) Strahlungsdetektoranordnung
EP3239700B1 (de) Verfahren zum betreiben eines röntgengerätes sowie röntgengerät
EP1395836B1 (de) Ferraris-sensor
DE102018221219B4 (de) Drehsensorvorrichtung für eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE102017105170A1 (de) Halterung für mehrere Prüfnormale zur Kalibrierung eines Messsystems

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8339 Ceased/non-payment of the annual fee