Magnetresonanztauglicher taktiler Kraftsensor mit Faseroptik und Vision Sensor

Dieses Papier präsentiert einen faseroptischen taktilen Arraysensor, der in magnetischen Resonanzumgebungen eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensormethoden, wie resistiven oder kapazitiven Methoden, die stark auf die Erzeugung und Übertragung elektronischer Signale angewiesen sind, wurden hier elektromagnetisch isolierte optische Fasern verwendet, um den taktilen Arraysensor zu entwickeln. Die einzelnen Sensorelemente des vorgeschlagenen Sensors erfassen normale Kräfte; die Verschmelzung der Informationen aus den einzelnen Elementen ermöglicht die Wahrnehmung der Form der untersuchten Objekte. Angewandte Kräfte verformen eine Mikro-Flexion innerhalb jedes Sensors, wodurch einen Miniaturspiegel verschoben wird, der wiederum die Lichtintensität moduliert, die von einer übertragenden Faser, die an ihrem proximalen Ende mit einer Lichtquelle verbunden ist, eingeführt wird. Für jedes Sensor-Element wird die Lichtintensität von einer empfangenden Faser gelesen, die direkt mit einem 2-D Vision Sensor verbunden ist. Computerprogramme, wie MATLAB, werden zur Verarbeitung der von dem Vision Sensor empfangenen Bilder verwendet. Der Kalibrierungsprozess wurde durchgeführt, indem die angewandten Kräfte mit der Anzahl aktivierter Pixel für jedes Bild, das von einer empfangenden Faser empfangen wurde, in Beziehung gesetzt wurden. Der vorgeschlagene Ansatz ermöglicht die gleichzeitige Erfassung von Daten von mehreren taktilen Sensorelementen mit Hilfe eines Vision Sensors, wie einer Standardvideokamera. Testresultate zu Kraftreaktionen und Formerkennung haben die Durchführbarkeit dieses Sensorkonzepts nachgewiesen.