Elektromágneses követőrendszerek torzításainak kompenzálása

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Haidegger Tamás Péter
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A műtéti navigációs eszközként napjainkban előszeretettel használt elektromágneses követőrendszereket az gátolja további elterjedésükben, hogy a környezetükben lévő fémtárgyakra és elektromos berendezésekre rendkívül érzékenyen reagálnak. E külső hatások torzíthatják a mágneses teret, ezzel jelentősen rontva a követés pontosságát.

Diplomamunkám fő célja az volt, hogy az elektromágneses követőrendszerekre – különösen az NDI Aurorára – jellemző mérési hibák alapos tanulmányozása után kidogozzak egy viszonylag rugalmas, költséghatékony, és nem túlságosan időigényes kalibrációs eljárást, amely lehetővé teszi a torzítási mezők felmérését a munkatérben.

Néhány, a vonatkozó irodalomban fellelhető példa elemzése után megterveztem egy szabályos formájú, plexiből készült kalibrációs eszközt, amely biztosítja a felhasználó számára a gyors, szisztematikus adatgyűjtést a munkatér megfelelő részében. A kalibrációs eszköz által meghatározott numerikus kényszereknek eleget téve kinyerhetők a mintavételezett adatok és referencia koordináta rendszer közötti térbeli transzformációk, amelyeket a rácspontokra alkalmazva megkapjuk az ún. hibakorrekciós vektorokat, amelyek magukba foglalják az adott pontra jellemző pozíció– és orientációs hibát. Ezt követően a rácspontokon Delaunay–tetraéderesítést hajtunk végre. Az így kapott rács közvetlenül felhasználhatóvá válik a későbbi interpoláció során. Alternatívaként a kalibrációs ponthalmazra alkalmazott lineáris regresszió vagy nemlineáris függvényillesztés szolgáltatta matematikai modell is megfelelő alapot nyújthat a későbbi, valósidejű hibakompenzálás végrehajtásához.

Módszerem kifejezett előnye más hasonló koncepciókkal szemben, hogy a teljes kalibrációs folyamat mindössze 10–15 percet vesz igénybe, és semmilyen szaktudást nem igényel. A program grafikus felhasználói felülete kényelmes utat kínál a rendszer kezeléséhez. Az implementált szoftver többek között alkalmas a követett szenzorok pózának kijelzésére és 3D animáción való megjelenítésére, miközben folyamatosan tájékoztatja a felhasználót a beérkező szenzoradatok megbízhatóságáról.

Végezetül, a validációs tesztek eredményeinek bemutatása után levonható a következtetés, miszerint a rendszer képes a követési hiba pozíciójában 1,5–szeres, míg orientációjában 1,2–szeres javulást elérni.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.