NL1006240C2

NL1006240C2 - Elektronische hoekmeetinrichting.

Info

Publication number: NL1006240C2
Application number: NL1006240A
Authority: NL
Inventors: Arie Huibrecht Den Ouden
Original assignee: Univ Erasmus
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-08
Also published as: WO1998055829A1; AU8040498A; US6334257B1; EP0986730A1; JP2001511899A

Description

Elektronische hoekmeetinrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hoekmeetinrichting omvattende twee scharnierend aan elkaar bevestigde benen, waarbij 5 nabij het scharnierpunt hoekmetende middelen zijn aangebracht, welke middelen twee roterend ten opzichte van elkaar volgens een as verplaatsbare meetdelen omvat, waarbij ten minste een been aan het vrije uiteinde voorzien is van een scharnierend daarmee verbonden tastdeel en waarbij middelen aanwezig zijn om de scharnierhoek van dat tastdeel 10 te bepalen.

Een dergelijke hoekmeetinrichting is bekend uit het amerikaanse octrooischrift 3-952.417· Hierbij zijn de tastdelen elk via twee benen met het centrale deel verbonden. Deze twee benen vormen steeds een soort parallellogramconstructie, waarbij een been van het ene tastdeel 15 scharnierend is verbonden met een been van het andere tastdeel.

Voor medische doeleinden is het vaak van belang de scharnierbeweg-ing van twee lichaamssegmenten ten opzichte van elkaar te kennen. Ook voor andere doeleinden is het vanzelfsprekend van belang de hoek tussen twee delen te kennen.

20 Er bestaan echter vaak hindernissen die het onmogelijk maken de beide benen vlak tegen de betreffende lichaamsdelen of andere te meten delen aan te leggen.

In de Europese octrooiaanvrage 0.287-149 wordt een oplossing voor dit probleem voorgesteld doordat de benen niet langer scharnierend met 25 elkaar verbonden zijn, maar aan elkaar bevestigd zijn door middel van een flexibele strook. In deze strook bevinden zich gevoelige delen en het is mogelijk deze strook niet tegen de betreffende lichaamsdelen of andere te meten delen aanliggend te gebruiken. Zo worden hindernissen die zich nabij het hoekpunt bevinden omzeild.

30 De in de Europese aanvrage 0.287-149 beschreven inrichting is bijzonder gecompliceerd en gebleken is dat na langere tijd niet meer gewaarborgd kan worden dat deze voldoende nauwkeurig is. Bovendien is deze bijzonder gevoelig voor beschadiging.

Een aantal van de hierboven gesignaleerde problemen kan met de 35 hoekmeter volgens met het Amerikaanse octrooischrift 3-952.417 opgelost worden. De uitslag daarvan, d.w.z. het hoekbereik waarmee gemeten kan worden, is echter beperkt. Bovendien is deze constructie door het gebruik van vier uitwendige benen, gecompliceerd en kwetsbaar.

1006240 2

Uit het Britse octrooischrift 2.008.287 is een laad-losarm bekend voorzien van sensors voor het bepalen van de hoek van de verschillende armdelen. Daarbij is één deel van de hoekmeetinrichting permanent vast met de omgeving verbonden. Op elk van de scharnierarmen is op afstand 5 van het scharnierpunt een hoekmetende sensor aangebracht.

Het doel van de onderhavige uitvinding is in een hoekmetende inrichting te voorzien waarmee een groot bereik van hoeken bestreken kan worden en welke een verhoudingsgewijs eenvoudige constructie heeft.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven hoekmeetinrichting 10 verwezenlijkt waarbij die hoekmetende middelen een elektrische sensor omvatten, en dat elk van die benen om die as scharniert.

Doordat het scharnierpunt van de benen samenvalt met het scharnierpunt van de meetmiddelen ontstaat een grote constructievrijheid waardoor het mogelijk is de hoekmeetinrichting zodanig uit te voeren 15 dat een groot hoekbereik bestreken kan worden.

De overbrenging van de beweging van de tastdelen kan op elke in de stand der techniek bekende wijze plaatsvinden. Als voorbeeld wordt genoemd een mechanische verbinding, zoals een snaarverbinding, tussen de tastdelen en de sensorschijf of -schijven bij toepassing van een 20 enkele hoekmetende sensor. Deze bevindt zich bij een voorkeursuitvoering in het scharnierpunt van de beide benen dat hierboven beschreven is.

Voor de hierboven beschreven sensor kan elke in de stand der techniek bekende constructie gebruikt worden. Zo is het mogelijk om op 25 weerstand gebaseerde sensorschijven toe te passen welke bij verdraaiing een andere weerstandswaarde afgeven (potentiometer). Eveneens is het mogelijk om met een reeks lichtgevoelige dioden en een lichtbron te werken.

Er wordt echter de voorkeur aan gegeven om de hoek metende sensor 30 als capacitatieve sensor uit te voeren. De schijven van de sensor functioneren dan als condensatorschijf.

Het is mogelijk ten minste een deel van de daarmee samenhangende elektronica op te nemen in de behuizing die nabij het scharnierpunt van de beide benen aangebracht is. Het is vanzelfsprekend eveneens 35 mogelijk een ander deel van de elektronica buiten de elektronische hoekmeetinrichting volgens de uitvinding aan te brengen en in draadloze verbinding of verbinding met draad naar een dergelijke inrichting te voorzien.

1006240 3

Begrepen zal worden dat de hierboven beschreven hoekmeter vele toepassingen heeft zowel op medisch gebied als daarbuiten. Behalve het meten van hoeken is het door de elektronische uitvoering daarvan bijzonder eenvoudig kromtestralen te berekenen en daaruit omtrekken en 5 oppervlakken te bepalen.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 in vooraanzicht de elektronische hoekmeetinrichting volgens 10 de onderhavige uitvinding gekoppeld met een uitleeskast;

Fig. 2 de inrichting volgens fig. 1 gedeeltelijk in dwarsdoorsnede in zijaanzicht;

Fig. 3 de inrichting volgens fig. 1 gedeeltelijk opengewerkt om het verloop van de snaren te verduidelijken; 15 Fig. 4 het meten van de hoek tussen twee verschillende delen als eerste voorbeeld; en

Fig. 5 het meten van de hoek tussen twee delen als tweede voorbeeld.

In de figuren is de meetinrichting volgens de onderhavige uitvin-20 ding in het geheel met 1 aangegeven. Deze heeft twee benen aangegeven met 2 resp. 3· Zoals uit fig. 1 en in het bijzonder fig. 2 blijkt, is been 3 verbonden met afdekkap 4 en been 2 verbonden met afdekkap 5. Deze afdekkappen kunnen langs elkaar bewegen en voorzien in een stof-dichte behuizing waarin een sensor 7 aangebracht is. Benen 2 en 3 25 draaien om een scharnieras 6, waarvan de hartlijn met 30 aangegeven is. Sensor 7 is verbonden met zich in afdekkap 4 bevindende elektronica 8 waarvan het uitgaande signaal via een kabel 22 geleid wordt naar een uitleeskast 23 die voorzien is van een uitleesvenster 2k.

Sensor 7 is voorzien van twee sensorschijven 9. 10. In dit geval 30 betreft het een capacitatieve sensor zodat de positie van de condensa- torschijven 9. 10 ten opzichte van elkaar de capaciteit van sensor 7 bepaalt en zo een maat voor de hoek aangeeft. Begrepen zal worden dat de sensor elke andere in de stand der techniek bekende sensor kan omvatten die zonder deze schijven of met andersoortige schijven uitge-35 voerd is.

Nabij de vrije uiteinden zijn de benen 2, 3 voorzien van tastdelen resp. 13, 1^· Deze zijn via een scharnieras 15 verbonden met de betreffende benen. De tastdelen zijn elk voorzien van een ringvormig 1006240 n deel 21 dat functioneert als snaarschijf voor een snaar 16 resp. 17 die aangrijpen op snaarschijven 11 resp. 12 gekoppeld met sensorschij-ven 9 resp. 10. Snaar 16 strekt zich uit door het inwendige van de betreffende benen en details daarvan blijken uit fig. 3· Daaruit 5 blijkt, dat een eerste snaardeel 18 zich naar ringvormig deel 21 uitstrekt, een tweede snaardeel 19 zich naar de betreffende sensorschijf uitstrekt en een derde snaardeel 25 zich tussen de snaarschijf van de betreffende sensorschijf en een veer 20 uitstrekt die eerste snaardeel 18 spant.

10 De sensorschijven respectievelijk snaarschijven 11, 12 zijn niet verbonden met de benen 2, 3 en de draaiing daarvan om scharnieras 6 wordt uitsluitend gestuurd door beweging van de betreffende snaar. Dat wil zeggen dat indien in een stationaire positie van been 3 tastdeel 14 heen en weer bewogen wordt, de daarmee samenhangende snaarschijf 15 eveneens heen en weer beweegt. Wordt been 3 bewogen en tastdeel 14 niet aangeraakt, dan zal het tastdeel 14 meebewegen. Bij deze beweging zal vanzelfsprekend de betreffende snaarschijf op de sensor meedraaien.

Verrassenderwijs is gebleken dat het op deze wijze mogelijk is de 20 hoek die de tastdelen 13, 14 onderling maken en welke de te meten hoek is, bijzonder nauwkeurig te bepalen.

In fig. 4 is een voorbeeld weergegeven waarbij de hoek tussen twee vlakken 26 en 27 bepaald moet worden, maar waarbij vlak 26 echter voorzien is van een verhoging 28. Daardoor is het onmogelijk om met 25 conventionele hoekmeetinrichtingen te werken waarbij de benen 2, 3 langs vlakken 26, 27 gelegd zou worden omdat de aflezing van vlak 27 onvoldoende zou zijn. Met de thans voorgestelde constructie is dit geen enkel probleem omdat de tastdelen 13, 14 voorbij de verhoging 28 geplaatst worden.

30 Hetzelfde geldt voor de constructie getoond in fig. 5· Bij het onder deze omstandigheden meten zou de omvang van de afdekkappen 4, 5 een belemmering zijn voor een nauwkeurig resultaat indien uitsluitend met benen 2, 3 gemeten werd.

Uit het bovenstaande blijkt dat vele varianten mogelijk zijn in 35 het meten en dat de "meest onmogelijke" posities met de inrichting volgens de uitvinding ingenomen kunnen worden. De hierboven beschreven elektronische hoekmeetinrichting is zowel op het medische gebied als op andere gebieden toepasbaar. De hier getoonde uitvoering is bijzon- 1006240 5 der robuust doordat het kwetsbare snaardeel zich grotendeels binnen de benen 2, 3 en de afdekkappen bevindt. Rek van de snaren wordt opgenomen door veer 20.

Door degenen bekwaam in de stand der techniek zal begrepen worden 5 dat talrijke varianten mogelijk zijn op het hier getoonde. Zo is het mogelijk met stangen, tandriemen, tandwielen en dergelijke te werken. Dergelijke constructies zijn voor degenen bekwaam in de stand der techniek voor de hand liggend na het lezen van het bovenstaande en liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies.

1006240

Claims

1. Hoekmeetinrichting omvattende twee scharnierend aan elkaar bevestigde benen, waarbij nabij het scharnierpunt hoekmetende middelen 5 zijn aangebracht, welke middelen twee roterend ten opzichte van elkaar volgens een as verplaatsbare meetdelen omvat, waarbij ten minste een been aan het vrije uiteinde voorzien is van een scharnierend daarmee verbonden tastdeel en waarbij middelen aanwezig zijn om de schamier-hoek van dat tastdeel te bepalen, met het kenmerk, dat die hoekmetende 10 middelen een elektrische sensor omvatten, en dat elk van die benen (2,3) om die as (30) scharniert.

2. Hoekmeetinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het andere been aan het vrije einde voorzien is van een verder scharnierend daarmee verbonden tastdeel en waarbij middelen aanwezig zijn 15 om de scharnierhoek van dat verdere tastdeel te bepalen.

3. Hoekmeetinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een meetdeel (9, 10) van de sensor (7) via een mechanische verbinding met dat tastdeel verbonden is.

4. Hoekmeetinrichting volgens conclusie 3. met het kenmerk, dat 20 die mechanische verbinding een snaarverbinding (16, 17) omvat.

5· Hoekmeetinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat bij het tastdeel in het scharnierpunt met het betreffende been en de hoek metende sensor van een snaarschijf zijn voorzien.

6. Hoekmeetinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat die hoek metende sensor een capacitatieve sensor omvat, ******** 30 1006240