用于估计磁性物体的参考轴与磁轴之间的角度偏差的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估计磁性物体(2)的参考轴(Aref)和与所述磁性物体(2)的磁矩(m)共线的磁轴之间的角度偏差

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计磁性物体的参考轴与磁轴之间的角度偏差的方法
本专利技术涉及用于估计磁性物体的磁矩的磁轴与所述磁性物体的参考轴之间的角度偏差。
技术介绍
磁性物体的使用是已知的，特别是在用于在写介质上记录磁性铅笔的痕迹的系统的背景下。在这种情况下，磁性物体被理解为与非零磁矩相关联的物体，例如，附接到非磁性铅笔的永磁体。作为示例，文献WO2014/053526公开了一种用于记录铅笔的痕迹的系统，环形永磁体附接到该铅笔。在这种情况下是永磁体的磁性物体包括磁性材料，例如铁磁性或亚铁磁性材料，其均匀地分布在称为参考轴的机械轴周围，该参考轴对应于其旋转轴。磁体被设计为使得其磁矩与参考轴基本上共线。用于记录被提供有永磁体的铅笔的痕迹的系统包括能够测量由永磁体产生的磁场的一组磁力计。磁力计附接到写介质。然而，痕迹记录方法假定永磁体的磁轴(其被定义为通过磁矩的轴)与参考轴有效地共线，或者在磁轴和参考轴之间呈现可接受的角度偏差。实际上，几十度的角度偏差能够在记录痕迹时导致误差，这进而能够呈现有害的精度缺乏。然后，可能需要对磁性物体的磁轴和参考轴之间的角度偏差进行预先估计。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于估计磁性物体的参考轴和与所述磁性物体的磁矩共线的磁轴之间的角度偏差的方法。为此，估计方法包括以下步骤：a)将所述磁性物体定位为面向至少一个磁力计，所述至少一个磁力计能够测量存在磁性物体时的磁场；b)使所述磁性物体围绕所述参考轴旋转；c)在旋转期间，使用所述磁力计来测量在测量持续时间的不同时刻处的磁场；d)根据磁场的测量估计角度偏差。优选地，估计步骤包括：-根据磁场的测量中识别称为最小磁场的磁场和称为最大磁场的磁场的子步骤；和-根据所识别的最小和最大磁场以及表示磁力计相对于磁性物体的位置的几何参数来计算角度偏差的子步骤。优选地，在识别子步骤期间，最小和最大磁场分别根据磁场的测量的最小范数值和最大范数值来识别。优选地，所述几何参数是在穿过参考轴和包含磁力计的平面中磁力计相对于磁性物体的坐标和距离。角度偏差能够根据系数和所述几何参数来计算，该系数等于由最小磁场和最大磁场之差形成的矢量的范数与由最小磁场和最大磁场之和形成的矢量的范数的比率。角度偏差能够根据以下等式计算：其中，d是磁力计和磁性物体之间的距离，z和r是磁力计沿分别平行和正交于参考轴的轴相对于磁性物体的坐标，并且其中a是预定系数。在旋转步骤期间，磁性物体能够围绕参考轴完成至少一个旋转。所述至少一个磁力计包括用于检测磁场的至少三个轴，所述检测轴彼此不平行。优选地，所述至少一个磁力计是单个三轴磁力计。优选地，所述至少一个磁力计位于参考轴的外侧或在穿过磁性物体的、参考轴的垂直线的外侧。所述至少一个磁力计能够相对于所述磁性物体沿着平行于参考轴的轴定位在坐标z处和沿着正交于参考轴的轴定位在坐标r处，使得坐标z大于或等于坐标r。本专利技术还涉及用于表征具有在磁性物体的参考轴和与所述磁性物体的磁矩共线的磁轴之间的角度偏差的磁性物体的方法，包括以下步骤：-实施根据任何前述特征用于估计角度偏差的方法；-根据所识别的最大磁场的估计的角度偏差和所述几何参数来计算与磁性物体相关联的磁矩的幅度。优选地，所述磁场的幅度根据最大磁场的范数与针对所述磁场的单位幅度的磁场的范数之间的比率来计算，针对所述磁场的单位幅度的磁场使用以下等式来分析地表示：其中是先前估计的角度偏差，d是磁力计和磁性物体之间的距离，z和r是磁力计沿分别平行和正交于参考轴的轴相对于磁性物体的坐标，并且其中a和b是预定系数。根据另一个实施例，估计方法包括以下步骤：a)将所述磁性物体定位为面向由磁力计阵列限定的测量平面，该磁力计阵列能够测量存在磁性物体时的磁场；b)使所述磁性物体围绕所述参考轴旋转；c)在旋转期间，使用所述磁力计来测量在测量持续时间的不同时刻处的磁场；d)根据所测量的磁场估计所述不同测量时刻处的磁性物体的磁矩，其被称为瞬时磁矩；e)根据所述瞬时磁矩估计平均角度偏差。估计平均角度偏差的步骤能够包括根据瞬时磁矩估计围绕参考轴旋转的不变矢量的子步骤，平均角度偏差的估计还根据所述不变矢量执行。平均角度偏差的估计能够包括计算相对于不变矢量的瞬时磁矩之间的角度偏差幅度。在测量磁场的步骤期间，磁性物体能够完成围绕参考轴的整数(大于或等于1)次旋转。估计方法能够包括使整个测量持续时间内围绕参考轴的瞬时磁矩的角度分布均匀化的步骤，该均匀化步骤包括根据先前得到的瞬时磁矩的时间序列(称为初始序列)通过内插来计算瞬时磁矩的时间序列(称为均匀化序列)，使得均匀化时间序列的连续瞬时磁矩呈现出基本恒定的角度偏差。均匀化步骤能够包括计算内插磁矩的迭代阶段，在该迭代阶段期间，根据内插在先前迭代处的磁矩、预定阈值和由初始时间序列的两个连续瞬时磁矩限定的单位矢量获得内插在所考虑迭代处的磁矩。该定位步骤能够包括：-针对磁性物体沿着与测量平面基本上正交的轴的称为垂直位置的各个位置估计表示磁性物体的瞬时磁矩的强度的分散的第一分散参数的子步骤，；-将磁性物体定位在垂直位置中的子步骤，对于该垂直位置，第一分散参数的值小于或等于预定阈值。在定位步骤之前，估计方法能够包括使用所述磁力计测量在没有磁性物体的情况下的环境磁场的步骤，并且能够包括从先前测量的磁场减去环境磁场的子步骤，以便获得由磁性物体产生的磁场。估计方法能够包括将低通滤波器应用到先前估计的瞬时磁矩的分量的值的步骤。低通滤波器能够是给定数量的样本的运行平均值。样本的数量能够是预定的，使得被限定为称为实际角度偏差的角度偏差和估计的平均角度偏差之间的差的偏置对于被称为平均角度偏差阈值的值绝对值最小。估计方法能够包括根据平均角度偏差的估计值相对于称为平均角度偏差阈值的值的差异来对磁性物体进行分选的步骤。估计方法能够包括根据第二分散参数的计算估计称为质量指标的参数的步骤，第二分散参数表示被称为瞬时半径的参数的值的分散，其被计算为在每个瞬时磁矩和先前估计的不变矢量之间限定的瞬时矢量的范数。估计方法还能够包括将第二分散参数与预定阈值进行比较的步骤。预先确定阈值能够包括以下子步骤：-针对同一磁性物体获得Q次所述瞬时半径的时间分布，其中Q为非零自然整数；-对于每个时间分布，估计被称为平均半径的平均值，以便得到Q个估计的平均半径的分布，其中所述平均值被定义为瞬时半径的时间平均值；-根据Q个估计的平均半径的分布估计表示估计的平均半径的值的分散的平均值和第三分散参数，其被称为阈值。本专利技术还涉及用于估计在磁轴和磁性物体的参考轴之间的平均角度偏差的装置，包括：-磁力计阵列，能够在持续时间的每个测量时刻处沿着至少一个测量轴测量由磁性物体破坏的磁场，磁力计在空间上分布，以便限定测量平面；-保持和旋转部件，能够保持磁性物体在面向测量平面的位置，并且使磁性物体沿着其参考轴旋转。-处理器，被配置成实施根据任何前述特征的估计方法。本专利技术还涉及信息记录介质，其包括用于实施根据任何前述特征的估计方法的指令，所述指令能够由处理器执行。附图说明当参考附图阅读以非限制性示例的方式提供的本专利技术优选实施例的详细描述时，本专利技术的其他方面、目的、优点和特征将变得更加明显，在附图中：图1是根据第一实施例的用于估计磁性物体的平均角度偏差的装置的示意性透视图；图2是根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计磁性物体(2)的参考轴(Aref)和与所述磁性物体(2)的磁矩(m)共线的磁轴之间的角度偏差

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.13 FR 1656785;2016.11.30 FR 16616931.一种用于估计磁性物体(2)的参考轴(Aref)和与所述磁性物体(2)的磁矩(m)共线的磁轴之间的角度偏差的方法，包括以下步骤：a)将所述磁性物体(2)定位(90；110)为面向至少一个磁力计(Mi)，所述至少一个磁力计能够测量存在磁性物体(2)时的磁场(B)；b)使所述磁性物体(2)围绕所述参考轴(Aref)旋转(110)；c)在旋转期间，使用所述磁力计(Mi)来测量(110)在测量持续时间(T)的不同时刻(tj)的磁场(Bi(tj))；d)根据磁场(Bi)的测量(Bi(tj))来估计(130；230)角度偏差2.如权利要求1所述的方法，其中，估计步骤(130)包括：-根据磁场(Bd)的测量(Bd(tj))识别称为最小磁场的磁场和称为最大磁场的磁场的子步骤；和-根据识别的最小磁场和最大磁场以及表示磁力计(M)相对于磁性物体(2)的位置的几何参数(r，z；d)来计算角度偏差的子步骤。3.如权利要求2所述的方法，其中，在识别子步骤期间，最小磁场和最大磁场分别根据磁场(Bd)的测量(Bd(tj))的范数(‖Bd(tj)‖)的最小值和最大值来识别。4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，所述几何参数(r，z；d)是在通过参考轴(Aref)并且包含磁力计(M)的平面中磁力计(M)相对于磁性物体(2)的坐标(r，z)和距离(d)。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中角度偏差根据系数(CV)和所述几何参数(r，z；d)来计算，该系数(CV)等于由最小磁场和最大磁场之差形成的矢量的范数与由最小磁场和最大磁场之和形成的矢量的范数的比率。6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，角度偏差根据以下等式来计算：其中，d是磁力计和磁性物体之间的距离，z和r是磁力计分别沿与参考轴(Aref)平行的轴(ez)和与参考轴(Aref)正交的轴(er)相对于磁性物体的坐标，并且其中，a是预定系数。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在旋转步骤期间，磁性物体(2)围绕参考轴(Aref)完成至少一次旋转。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述至少一个磁力计(M)包括用于检测磁场的至少三个轴，所述检测轴彼此不平行。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述至少一个磁力计(M)是单个三轴磁力计。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述至少一个磁力计(M)位于参考轴(Aref)的外侧或位于穿过磁性物体的、参考轴(A...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛费德迪内·阿勒维，弗兰克·维亚尔，珍玛丽·杜普雷拉图尔，吉扬·索瓦尼亚克，特里斯坦·奥森，
申请(专利权)人：ISKN公司，原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国,FR