Calibración y caracterización de rastreadores electromagnéticos de posición y orientación

Área de la Ciencia:

• Electromagnetismo
• Robótica
• Ingeniería Biomédica

Sus antecedentes:

• Los rastreadores electromagnéticos (EMT) requieren una calibración precisa para convertir las mediciones del campo magnético en datos espaciales de posición y orientación.
• La caracterización de la precisión de estos sistemas es crucial para comprender sus limitaciones de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un modelo extensible de matriz de calibración magnética para rastreadores electromagnéticos.
• Evaluar el impacto de los errores de posicionamiento en la precisión de la calibración y explorar las compensaciones de diseño.
• Caracterizar la precisión calibrada de los EMT utilizando nuevos diseños de bobina y variaciones de calibración.

Principales métodos:

• Implementación de un modelo de matriz de calibración magnética adaptable a varias configuraciones de bobina.
• Optimización de los procedimientos de calibración utilizando representaciones detalladas de datos.
• Caracterización de la precisión del sistema a través de experimentos con diferentes diseños de bobina fuente y parámetros de calibración.
• Análisis de la no linealidad de la medición local para predecir la precisión en movimientos pequeños y efectos de acoplamiento cruzado.

Principales resultados:

• La mejor configuración de calibración logró una incertidumbre de 208 μm/0.27°, superando las precisiones publicadas para los EMT comerciales.
• El estudio cuantificó la influencia de los errores de posicionamiento en la precisión general de la calibración.
• Se identificó la no linealidad de la medición local como un factor clave en la caracterización de la precisión para movimientos pequeños.

Conclusiones:

• El modelo de calibración magnética propuesto ofrece una mejora significativa en la precisión de los rastreadores electromagnéticos.
• Los hallazgos proporcionan información valiosa para el diseño y la calibración de sistemas de posicionamiento de alta precisión.
• El software de código abierto facilita la adopción y el desarrollo posterior de estas técnicas de calibración.