SENSOR DE POSICIÓN EN TRIANGULACIÓN MAGNÉTICA.

La presente invención se refiere a un sensor de posición basado en triangulación magnética,

aplicable a la determinación de la posición relativa de un objeto o de una parte del cuerpo humano, en particular oculta o no visible total o parcialmente, con respecto al objeto o cuerpo que la oculta, y se basa en un conjunto formado por uno o varios imanes (1) que se fijan en la parte a analizar, (5) pie, cabeza, mano, tronco, o cualquier objeto y preferentemente tres o más sensores de campo magnético (2), que se sitúan en un soporte (3) que se fija en el objeto de modo que al situarlo dentro del espacio de influencia del campo magnético (8) del imán (1), van a generar una señal proporcional al campo magnético presente en esa zona, de modo que para cada posición relativa del imán (1) respecto al soporte de los sensores (3), los sensores (2) van a generar una señal característica correspondiente a esa posición de modo que mediante el algoritmo matemático adecuado, es posible establecer una relación entre la posición relativa del imán (1) respecto al soporte de los sensores (3) y, con ello, la posición relativa del objeto o parte del cuerpo (5 ó 10) con respecto a otro objeto (4 ó 9).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201000095.

Solicitante: INESCOP INSTITUTO TECNOLOGICO DE CALZADO Y CONEXAS.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: POVEDA VERDU,DAMIAN, ORGILES BARCELO,CESAR, MOREV KLAPSING,Gaspar, ARREGUI DE JUAN-GUTIÉRREZ,Jesús.

Fecha de Publicación: 3 de Diciembre de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

A43D1/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A43 CALZADOS. › A43D MAQUINAS, HERRAMIENTAS, EQUIPOS O PROCEDIMIENTOS PARA LA FABRICACION O LA REPARACION DEL CALZADO (costura D05B). › A43D 1/00 Dispositivos de medida del pie o de las hormas; Dispositivos de medida para partes del calzado. › Dispositivos de medida del pie (medida de la forma, del dibujo o de la dimensión del cuerpo con fines de diagnóstico A61B 5/103, p. ej. medida de dimensiones corporales A61B 5/107).
A61B5/103 A […] › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › A61B 5/00 Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos. › Dispositivos de medida para evaluar la forma, la configuración, el tamaño o el movimiento del cuerpo o de sus partes, con fines de diagnóstico (A61B 5/08 tiene prioridad; instrumentos de medida especialmente concebidos para la técnica dental A61C 19/04).
G01D5/12 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01D MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; DISPOSICIONES PARA LA MEDIDA DE DOS O MAS VARIABLES NO CUBIERTAS POR OTRA UNICA SUBCLASE; APARATOS CONTADORES DE TARIFA; DISPOSICIONES PARA TRANSFERENCIA O TRANSDUCTORES NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE PARTICULAR; MEDIDAS O ENSAYOS NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › G01D 5/00 Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud de salida de un elemento sensor; Medios para la conversión de la magnitud de salida de un elemento sensor en otra variable, en los que la forma o naturaleza del elemento sensor no determinan los medios de conversión; Transductores no especialmente adaptados a una variable específica (G01D 3/00 tiene prioridad; especialmente adaptados para aparatos que dan resultados distintos al valor instantáneo de una variable G01D 1/00). › que utilizan medios eléctricos o magnéticos (G01D 5/06 tiene prioridad).

SENSOR DE POSICIÓN EN TRIANGULACIÓN MAGNÉTICA.

Fragmento de la descripción:

SENSOR DE POSICIÓN BASADO EN TRIANGULACIÓN MAGNÉTICA 5 OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente memoria descriptiva se refiere a una Patente de Invención relativa a un sensor de posición basado en triangulación magnética, cuya finalidad es determinar la posición relativa de un objeto, o de una parte del cuerpo humano, o de un animal, en particular ocultas 1O o no visibles total o parcialmente, mediante la detección con sensores del campo magnético generado por un imán o conjunto de imanes que se sujetan al objeto, de tal forma que las líneas de campo magnético atraviesan el material o materiales que ocultan al objeto e impiden conocer su posición relativa respecto a un punto dado. 15 CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención tiene su aplicación en aquellos casos en los que se necesite conocer la posición relativa de una parte del cuerpo humano cuando se encuentra dentro de otro objeto o cubierta por otro material, de forma parcial o total, que impide conocer su posición relativa, 20 particularmente dentro del sector de investigación para la fabricación de calzado, cascos, guantes, prendas de vestir en general, siendo también aplicable a fines médicos o deportivos; también es aplicable para la determinación de la posición relativa de objetos cualesquiera que permanecen ocultos o cubiertos, total o parcialmente por otro material así como para conocer la posición relativa de una parte del cuerpo de un animal. 25 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, la determinación de la posición de un objeto o de una parte del cuerpo humano cuando está cubierta por otro objeto, como un zapato, guante, casco, etc., sólo 30 es posible mediante el empleo de técnicas de rayos X y/o resonancia magnética. Estas técnicas, si bien pueden ser útiles en determinadas circunstancias, presentan una serie de inconvenientes propios ya que son susceptibles de uso bajo condiciones muy determinadas, presentando además un costo elevado. 35 A parte de los conocidos inconvenientes derivados de la radiación y la necesidad de trabajar en entornos muy controlados, las técnicas de rayos X y resonancia magnética se materializan en aparatos de gran tamaño y disponibilidad limitada por lo que difícilmente permiten captar el régimen dinámico. Más aún, en aquellos casos específicos en que esto es 40 posible, existe una gran dificultad para ello y, en ningún caso, el seguimiento puede ser por un tiempo relativamente analizado. largo o en condiciones de cotidianeidad para la persona u objeto 5 1 O El desarrollo de objetos de uso cotidiano, como calzados, cascos, guantes, etc. avanza en la línea de proporcionar la mayor ergonomía posible, para lo cual resulta imprescindible analizar el comportamiento de la parte del cuerpo humano dentro de dicho objeto. Este comportamiento es dinámico, la variación de posiciones es constante, por lo que el objeto que en una posición puede ser cómodo, puede no serlo en una posición diferente. Sin embargo, las técnicas de rayos X y resonancia magnética no permiten realizar un seguimiento adecuado del régimen dinámico. 15 Es principalmente por la necesidad de obtener un dispositivo que nos ayude a conocer la posición relativa de una parte del cuerpo: pie, mano, cabeza, ... con respecto al elemento que la cubre o sobre el que se apoya: guante casco, zapato, vestido, silla de montar, etc., por lo que se ha desarrollado el presente sensor de posición, que no solo es aplicable a la detección de la posición de una parte del cuerpo dentro de un objeto que lo oculta total o parcialmente, sino que permite la detección de la posición relativa de cualquier objeto respecto a otro, incluso en zonas ocultas, y obviamente también en las visibles. 20 25 La necesidad antes descrita se manifiesta de forma evidente en el caso de la industria del calzado, toda vez que la determinación de la posición del pie en movimiento dentro del zapato permitirá un diseño idóneo del calzado adaptado a las necesidades del pie; pero es igualmente una técnica muy importante en otros campos, como el diseño de cascos de protección, en particular en el caso del comportamiento para el uso por motoristas o esquiadores, y determinar la efectividad del casco en accidentes; igualmente el uso en animales, con los que al no ser posible la comunicación permite analizar multitud de aspectos, como el efecto de las sillas de montar en un caballo, o el impacto de la pisada en sus articulaciones. 30 35 Existen diferentes sensores de posición descritos por numerosas patentes, entre ellos algunos sensores de campo magnético, pero el solicitante no tiene conocimiento de la existencia de patentes relacionadas con sistemas, máquinas o dispositivos, que permitan la detección o comprobación de la posición relativa de un objeto, o parte de éste, oculto, mediante el uso de sensores de campo magnético, a excepción de las técnicas citadas de resonancia magnética y rayos X, y no conoce ningún sistema o dispositivo que permita el seguimiento o control dinámico de la posición del objeto. 40

Las señales proporcionadas por los sensores de campo magnético van a depender de la posición relativa de los sensores entre sí, de su sensibilidad y también de la forma física del imán así como de las características intrínsecas del mismo tales como la composición

química del imán y de la potencia magnética que este pueda proporcionar, siendo especialmente complejo establecer una relación unívoca entre la posición relativa imán-sensores y la huella magnética. En todas las patentes analizadas no se describe la linealización mediante el uso de una tabla de correspondencia entre las señales eléctricas proporcionales al campo magnético y la posición relativa del imán o imanes respecto a los sensores. Esto también representa una importante novedad que aporta la presente invención, al establecerse una relación de correspondencia unívoca entre la huella magnética captada por los sensores y la posición del imán, es decir, que para cada posición corresponde una huella magnética definida por las señales de los sensores de campo magnético.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sensor de posición basado en triangulación magnética que la presente invención propone, aplicable a la determinación de la posición relativa de un objeto o parte del cuerpo humano o de un animal, respecto a otro objeto que lo oculta total o parcialmente, o de un objeto cualquiera respecto a otro que lo oculta total o parcialmente, se basa en un conjunto formado por uno o varios imanes ( 1) que se fijan en la parte a anal izar, ( 5) pie, cabeza ( 1 0) , mano, tronco, o cualquier objeto, y preferentemente tres o más sensores de campo magnético (2) , que se sitúan en un soporte (3) que se fija en el objeto (4) de modo que al situarlo dentro del espacio de influencia del campo magnético (8) del imán (1 ) , van a generar una señal proporcional al campo magnético (8) presente en esa zona, de modo que para cada posición relativa del imán respecto al soporte de los sensores (3) , los sensores (3) van a generar una señal característica correspondiente a esa posición de modo que mediante el algoritmo matemático adecuado, es posible establecer una relación entre la posición relativa del imán (1) respecto al soporte de los sensores (3)

Los sensores de campo magnético (2) pueden estar situados en un mismo plano (H1A, H1 B, H1 C o en diferentes planos (H2A, H2B, H2C) ,

El sensor de posición consta por tanto de los siguientes elementos:

- Imán (1) fabricado con cualquiera de las tecnologías habituales, se sitúa en la zona o punto del que se quiere conocer la posición. Puede constar de uno o varios imanes.

- Sensores de campo magnético (2) , proporcionan una señal eléctrica proporcional al campo magnético (8) presente en la zona donde están situados. Pueden ser de diferentes tecnologías y preferentemente debe haber 3 o más sensores, pero el número es variable y en casos determinados puede ser suficiente con uno.

- Soporte de sensores magnéticos (3) , en el que se sitúan los sensores (2) a distancias determinadas

-Control electrónico (6) , que se encarga de realizar la gestión de las señales

proporcionadas por los sensores de campo magnético, acondicionado, filtrado, conversión A/D, proporcionando las señales en el formato adecuado...

Reivindicaciones:

l. Sensor de posición basado en triangulación magnética aplicable a la determinación de la posición relativa de un objeto o de una parte del cuerpo humano o animal, en particular oculta o no visible, total o parcialmente, con respecto al objeto o cuerpo que la oculta, mediante la detección con sensores del campo magnético generado por un imán o conjunto de imanes que se sujetan al objeto, caracterizado porque consiste en un dispositivo que consta de uno o más imanes (1 ) ; de al menos tres o más sensores

(2) de campo magnético; de un soporte de sensores (3) ; de una unidad de control electrónico (6) y de una unidad de procesado (7) , y que mide el nivel de campo magnético (8) en cada sensor (2) con medios electrónicos mediante una tabla de valores en la que se establece una correspondencia univoca entre las señales de campo magnético y la posición del imán se determina la posición relativa del imán (1) situado en el objeto o parte (5) respecto al objeto (4) en el que se ha situado el soporte de los sensores (3) , quedando definida cada posición por la huella magnética asociada, partiendo de la tabla de correspondencia entre las señales magnéticas detectadas por los sensores de campo magnético y la posición relativa del imán respecto a la posición de los sensores para la determinación de la posición mediante la unidad de procesado de señales (?) .

2. Sensor de posición basado en triangulación magnética, según la primera reivindicación, caracterizado porque el imán o imanes (1) se fijan al objeto (5) cuya posición relativa con respecto a otro objeto (4) se quiere conocer, de forma solidaria por medio de fijado que asegure la solidaridad de los movimientos del imán (1) y del objeto (5) .

3. Sensor de posición basado en triangulación magnética , según la primera reivindicación, caracterizado porque la unidad de control electrónico (6) realiza la gestión de las señales proporcionadas por los sensores de campo magnético (2}, el acondicionado, filtrado, conversión analogico digital, proporcionando las señales en formato digital a la unidad de procesado (7) que está dotada de medios de transmisión de los datos captados siendo estos cables o sistemas o dispositivos de transmisión de señales inalámbricos, bien por radiofrecuencia o mediante sistemas optoelectrónicos.

4. Sensor de posición basado en triangulación magnética, según la primera reivindicación, caracterizado porque la unidad de procesado (7) consta de un conjunto de circuitos electrónicos, que procesa las señales del control electrónico, y proporciona una señal que es la posición del imán (1) con respecto al soporte de sensores (3) y traduce dicha posición permitiendo visualizar gráficamente la posición del objeto oculto ( 5) o ( 1 O) respecto al objeto o cuerpo opaco que lo oculta ( 4) o (9) .

5. Sensor de posición basado en triangulación magnética, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sensor o sensores de campo magnético (2) pueden ser uniaxiales o multiaxiales teniendo sensibilidad a campos magnéticos en una dirección o múltiples direcciones y están basados tecnología electromagnética magnetoresistiva.

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