ES1238435U - Dispositivo para calibracion de acelerometros triaxiales - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo (1) de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales (2) configurados para establecer comunicación de datos con un dispositivo de procesamiento de datos en un procedimiento para calibrar dichos acelerómetros triaxiales (2), caracterizado porque comprende una carcasa (3) que tiene al menos un tramo base (31), paredes laterales (32) (33), paredes frontal (34) y/o posterior (35) y un tramo superior abierto (36), estando provista dicha carcasa (3) de al menos un alojamiento (4) con unas dimensiones tal que está configurado para recibir un acelerómetro triaxial (2).
Description
DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO PARA CALIBRACIÓN DE ACELERÓMETROS TRIAXIALES
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra relacionada con la calibración de sensores y particularmente con dispositivos para el montaje de sensores tales como acelerómetros triaxiales y su posterior calibración.
ESTADO DE LA TÉCNICA
El uso de acelerómetros como instrumentos para la medición del movimiento del cuerpo humano ha adquirido una gran importancia en los últimos años, en la técnica de acelerometría, debido a la precisión de la señal y a la gran cantidad de datos que aporta tanto de forma directa (aceleraciones, impactos, etc.), como indirecta (atenuación, ratios, etc.).
Por lo tanto, y previamente al registro de la o las señales de movimiento de interés, por ejemplo, marcha, carrera, saltos, etc., resulta conveniente registrar una señal inicial proveniente de los acelerómetros que se utilizará posteriormente como base para la calibración de los mismo, y el posterior procesamiento y análisis de la señal registrada durante el movimiento.
Sin embargo, la captura de la señal para la calibración se lleva a cabo de diversas maneras según quien la lleve a cabo, no existiendo un procedimiento estándar para la calibración de los acelerómetros.
Un ejemplo de dispositivo y procedimiento para calibración de acelerómetros se lleva a través de una estructura denominada "Calibration Cube (i) y (ii)” propiedad de la empresa X-IO TECHNOLOGIES, donde en la estructura en forma de cubo desarrollada por dicha empresa es necesario el uso de bridas para fijar los sensores a las mismas, además de incorporarla posteriormente a un medidor de ángulos para el proceso de calibrado de los acelerómetros, por lo cual el proceso de calibración resulta complicado al tener que fijar los acelerómetros a la estructura en forma de cubo y esta, a su vez, acoplarse a otro dispositivo.
Por otro lado, el documento de patente chino CN102680739 divulga una plataforma capaz de reproducir movimientos e inclinaciones, utilizada en el proceso de calibración de un
acelerómetro multi eje. Para ello utiliza un sensor estándar como referencia, acoplado al acelerómetro objeto de calibración. Además, la patente detalla un procedimiento asociado de calibración. Puede verse que la plataforma es un dispositivo complejo cuya implementación es costosa.
Asimismo, el documento CN205506072U hace referencia a una plataforma que realiza de forma automatizada los movimientos de calibración que, al igual que la patente china referida anteriormente, resulta de compleja y costosa implementación para su uso.
Ahora bien, en el documento de patente americana US 6.729.176 divulga un método de calibración de múltiples acelerómetros, cada uno alineado en un eje, y siendo estos ortogonales entre sí. Sobre cada uno de ellos se aplican aceleraciones conocidas, y desde los sensores se miden las señales de movimiento resultantes. Los sensores se fijan en un cubo perfectamente conformado, situado en una superficie horizontal. En esta invención se utilizan distintos acelerómetros para cada uno de los tres ejes, por lo que cada sensor requiere su propia calibración, haciendo el proceso de calibración complicado y con etapas recurrentes.
Por lo tanto, con base en lo anterior, se hace evidente la necesidad de proporcionar un dispositivo de calibración de acelerómetros mediante el cual sea posible homogeneizar el procedimiento de captura de la señal inicial, donde dicho dispositivo no requiera de dispositivos y/o materiales adicionales, ni de suministro de energía, para llevar a cabo la calibración, de manera que se simplifique y facilite el proceso de registro de la señal de calibración proveniente de los acelerómetros.
DESCRIPCIÓN
Como se ha visto en el apartado anterior, gran parte de las propuestas para calibración de acelerómetros del estado de la técnica están centradas en su uso para test mecánicos, por lo que el calibrado de dichos acelerómetros se tiene que realizar necesariamente con la ayuda de otros dispositivos, como plataformas o medidores de ángulos, e incluso con alimentación de corriente eléctrica. Por lo tanto, la presente invención proporciona un dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales el cual permite el calibrado de sensores de este tipo en cualquier lugar, evitando el uso de aparatos o herramientas adicionales, donde únicamente es necesario una superficie lisa horizontal para
efectuar la calibración, contando el dispositivo con un diseño sencillo de tamaño reducido que facilita enormemente su transporte.
El dispositivo desarrollado se trata de una carcasa diseñada para el acoplamiento de acelerómetros triaxiales durante el registro de la señal de calibración, para lo cual cuenta con al menos un alojamiento definido en la misma y que tiene las medidas adecuadas para recibir y sujetar un acelerómetro triaxial.
La carcasa comprende al menos un tramo base, paredes laterales, paredes frontal y/o posterior y un tramo superior abierto, de manera que cualquiera de dichos tramos o paredes puedan apoyarse y deslizarse en una superficie plana durante el proceso de calibración de los sensores triaxiales.
El procedimiento de calibración de los acelerómetros triaxiales, empleando el dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales consiste en, tras introducir una pluralidad de acelerómetros cada uno en un alojamiento respectivo definido en la carcasa, dichos acelerómetros se conectan en comunicación de datos de forma inalámbrica o alámbrica a un dispositivo de procesamiento de datos, tal como un ordenador, móvil, Tablet o similar, provistos de un software, para llevar a cabo la captura de la señal de calibración enviada por los acelerómetros triaxiales.
Seguido a esto, la carcasa con los acelerómetros triaxiales se dispondrá sobre una superficie plana y se iniciará el registro de la señal proveniente de dichos acelerómetros. A continuación, se moverá el dispositivo, deslizando la carcasa sobre la superficie trazando de 3 a 4 círculos en cada eje: vertical, anteroposterior y mediolateral; es decir, se rota sobre sí misma la carcasa para trazar de 3 a 4 círculos sobre cada uno del tramo base, las paredes laterales, y la pared frontal y/o posterior, de manera que cada vez se corresponda con uno de los 3 ejes, capturando la señal de calibración de cada eje.
Una vez capturada la señal de calibración, será procesada por el dispositivo de procesamiento de datos. De este modo, la señal servirá como señal de referencia para el resto de las señales capturadas durante la actividad físico-deportiva. Por ejemplo, una señal capturada mediante un acelerómetro triaxial situado en la tibia de un corredor durante una carrera será comparada con la señal de calibración, entendiendo esta última como señal de referencia (base o cero).
Dentro de las ventajas que se consiguen con la invención se destacan la facilidad de transporte y la capacidad de realizar la calibración de los acelerómetros triaxiales en cualquier lugar, siempre que se cuente con una superficie plana, ya que los acelerómetros pueden usarse en lugares muy diversos.
Otra ventaja destacable es la reducción del coste económico con respecto a otros dispositivos de calibración conocidos en el estado de la técnica. Como se ha comentado en el apartado anterior, todos los aparatos de calibración divulgados en el estado de la técnica requieren de dispositivos y/o herramientas adicionales, lo que aumenta el coste final y dificulta el procedimiento de calibración.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben considerarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:
- La Fig. 1 es una vista en perspectiva del dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales, en donde una pluralidad de acelerómetros triaxiales acoplados en unos alojamientos provistos en la carcasa.
- La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la carcasa del dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN
En la siguiente descripción detallada se exponen numerosos detalles específicos en forma de ejemplos para proporcionar un entendimiento minucioso de las enseñanzas relevantes. Sin embargo, resultará evidente para los expertos en la materia que las presentes enseñanzas pueden llevarse a la práctica sin tales detalles.
De acuerdo a la figura 1, la presente invención proporciona un dispositivo (1) de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales (2) los cuales están configurados para establecer comunicación de datos con un dispositivo de procesamiento de datos (no mostrado) dentro de un procedimiento para calibrar dichos acelerómetros triaxiales (2).
El dispositivo (1) comprende una carcasa (3), según se ve en las figuras 1 y 2, provista de al menos un tramo base (31), paredes laterales (32) (33), pared frontal (34) y/o pared posterior (35) y un tramo superior abierto (36), donde dicha carcasa (3) en realizaciones preferidas tiene la forma de un paralelepípedo rectangular.
La carcasa (3) comprende al menos un alojamiento (4) con unas dimensiones tal que está configurado para recibir un acelerómetro triaxial (2) en dicho alojamiento (4). Las dimensiones generales del dispositivo (1) son tales que la carcasa (3) puede comprender desde un único alojamiento (4) para el acoplamiento de un acelerómetro triaxial (2), hasta una pluralidad de alojamientos (4) que acoplan acelerómetros triaxiales (2) en cada uno, según puede observarse en las figuras 1 y 2.
Para que el acelerómetro triaxial (2) se mantenga acoplado al alojamiento (4) éste último esta provisto de medios de retención adecuados (41) tal que dicho acelerómetro (2) mantiene su posición en el alojamiento (4) durante el procedimiento de calibración del mismo.
En la figura 2, se puede apreciar que los medios de retención (41) comprenden salientes que se extienden desde una cara interior de las paredes laterales (32) (33) hacia el interior de la cavidad (4). Estas salientes sujetan al acelerómetro triaxial (2) por el extremo opuesto al que se asienta en la cavidad (4) y le retienen de forma liberable, de manera que pueda desacoplarse fácilmente de la carcasa (3).
Otras configuraciones alternativas de los medios de retención (41) puede ser un medio adherible, o tornillos prisioneros que se acoplan roscadamente en la cavidad (4), o combinaciones de los mismos.
Por otro lado, cuando se define una pluralidad de alojamientos (4) en la carcasa (3), cada uno de dichos alojamientos (4) está separado del otro por paredes interiores (42) distribuidas en la dirección de las paredes laterales (32) (33), donde por cada pared interior (42) se ha provisto una ranura (321) (331) en cada una de las paredes laterales (32) (33).
Como puede verse en las realizaciones de las figuras 1 y 2, las paredes frontal (34) y posterior (35) pueden tener aberturas para facilitar la extracción de los acelerómetros triaxiales (2) una vez han sido calibrados y también para reducir el peso general de la carcasa (3).
Dado que, como se ha dicho anteriormente, el dispositivo es económico y fácil de producir, preferiblemente la carcasa (3) está realizada a partir de un material polimérico termoestable moldeable por inyección o imprimible por impresión 3D.
Ahora bien, el procedimiento de calibración de los acelerómetros triaxiales (2), empleando el dispositivo (1) de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales (2) de la invención se lleva a cabo de forma tal que, tras introducir una pluralidad de acelerómetros triaxiales (2) cada uno en un alojamiento (4) respectivo definido en la carcasa (3), dichos acelerómetros triaxiales (2) se conectan en comunicación de datos de forma inalámbrica o alámbrica a un dispositivo de procesamiento de datos (no mostrado), tal como un ordenador, móvil, Tablet o similar, provistos de un software, para llevar a cabo la captura de la señal de calibración.
Seguido al establecimiento de la comunicación de datos, la carcasa (3) con los acelerómetros triaxiales (2) se dispondrá sobre una superficie plana (no mostrada) y se procederá al registro de la señal proveniente de los acelerómetros triaxiales (2). A continuación, se moverá el dispositivo (1), deslizando la carcasa (3) sobre la superficie trazando de 3 a 4 círculos en cada eje: vertical, anteroposterior y mediolateral; es decir, se hace rotar sobre sí misma la carcasa (3) para trazar de 3 a 4 círculos sobre cada uno del tramo base (31), las paredes laterales (32) (33), y la pared frontal (34) y/o posterior (35), de manera que cada vez se corresponda con uno de los 3 ejes, capturando la señal de calibración por cada eje.
Una vez capturada la señal de calibración para cada eje, dicha señal será procesada mediante un software provisto en el dispositivo de procesamiento de datos.
A continuación, se enumeran posibles realizaciones del dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales:
Dispositivo de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales configurados para establecer comunicación de datos con un dispositivo de procesamiento de datos en un procedimiento para calibrar dichos acelerómetros triaxiales, que comprende una carcasa que tiene al menos un tramo base, paredes laterales, paredes frontal y/o posterior y un tramo superior abierto, estando provista dicha carcasa de al menos un alojamiento con unas dimensiones tal que está configurado para recibir un acelerómetro triaxial.
En una realización alternativo del dispositivo la carcasa tiene la forma de un paralelepípedo rectangular que comprende un tramo base, paredes laterales, paredes frontal y posterior, y un tramo superior abierto.
En otra realización preferente del dispositivo el alojamiento comprende medios de retención configurados para mantener de forma sujeta el acelerómetro triaxial dentro del alojamiento.
Aún otra realización preferente del dispositivo los medios de retención comprenden salientes que se extienden desde la cara interior de las paredes laterales hacia el interior de la cavidad, o un medio adherible, o tornillos prisioneros que se acoplan roscadamente en la cavidad, o combinaciones de los mismos.
En otra realización alternativa del dispositivo la carcasa está realizada a partir de un material polimérico termoestable moldeable por inyección o imprimible por impresión 3D.
En realizaciones alternativas del dispositivo, cuando una pluralidad de acelerómetros triaxiales se encuentra dispuesto en los respectivos alojamientos definidos en la carcasa y en comunicación de datos con el dispositivo de procesamiento de datos en el procedimiento para calibrar los acelerómetros triaxiales, la carcasa está configurada para:
- apoyar el tramo base en una superficie plana y mover la carcasa describiendo círculos, donde los acelerómetros triaxiales transmiten los datos de detección de dicho movimiento al dispositivo de procesamiento de datos;
- girar sobre sí misma para apoyar una de las paredes laterales sobre la superficie plana y mover dicha carcasa describiendo círculos, donde los acelerómetros triaxiales transmiten los datos de detección de dicho movimiento al dispositivo de procesamiento de datos; y
- volver a girar sobre sí misma dicha carcasa para apoyar la pared frontal o la pared posterior sobre la superficie plana y moverla describiendo círculos, donde los acelerómetros triaxiales transmiten los datos de detección de dicho movimiento al dispositivo de procesamiento de datos.
Claims (5)
1. Dispositivo (1) de acoplamiento y calibración de acelerómetros triaxiales (2) configurados para establecer comunicación de datos con un dispositivo de procesamiento de datos en un procedimiento para calibrar dichos acelerómetros triaxiales (2), caracterizado porque comprende una carcasa (3) que tiene al menos un tramo base (31), paredes laterales (32) (33), paredes frontal (34) y/o posterior (35) y un tramo superior abierto (36), estando provista dicha carcasa (3) de al menos un alojamiento (4) con unas dimensiones tal que está configurado para recibir un acelerómetro triaxial (2).
2. Dispositivo según reivindicación 1 en el que la carcasa (3) tiene la forma de un paralelepípedo rectangular que comprende un tramo base (31), paredes laterales (32) (33), paredes frontal (34) y posterior (35), y un tramo superior abierto (36).
3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el alojamiento (4) comprende medios de retención (41) configurados para mantener de forma sujeta el acelerómetro triaxial (2) dentro de dicho alojamiento (4).
4. Dispositivo según la reivindicación anterior en el que los medios de retención (41) comprenden salientes que se extienden desde una cara interior de las paredes laterales (32) (33) hacia el interior de la cavidad (4), o un medio adherible, o tornillos prisioneros que se acoplan roscadamente en la cavidad (4), o combinaciones de los mismos.
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la carcasa (3) está realizada a partir de un material polimérico termoestable moldeable por inyección o imprimible por impresión 3D.
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