专利名称：一种三维近场矢量的扫描方法和装置的制作方法
一种三维近场矢量的扫描方法和装置
技术领域：
本发明涉及电磁场检测领域，特别涉及一种三维近场矢量的扫描方法和装置。背景技术：
磁场与电磁波在现代社会的各个领域的广泛应用，例如应用于医疗器械领域，用激发的磁场侦测人体的各种病症，已经取得了很好的效果。人们对于三维近场矢量的认识、磁场场强与方向的分布以及特性的测量有了进一步的了解。因此，高效、精确、可视化的三维空间磁场矢量扫描系统对各种磁性元器件如永磁体、电磁体的测量效率对加速其在不同技术和工程领域的应用显得格外重要。测量一件介质对电磁波的响应特征，需要检测穿过该介质后的电磁波其空间各个点的电磁特性，然后利用一定的处理设备将检测到的空间各点的电磁特性值记录下来并进行分析。电磁场检测过程中，数据的采集和分析效率显得尤为重要。现有技术只能对指定的方形区域进行扫描和数据采集，而且采用电机停止采集数据方式，使得数据的采集速度非常缓慢，在大面积的样本扫描时，经常要耗费很长时间才能完成。采集数据的过程是串行代码控制的，每移动到一个扫描点都需要停止50毫秒至500毫秒，获取采集设备中的数据后保存至一数据文件，再移动至下一个点，直到所有扫描点都完成数据采集。如图2所示，现有技术每移动至一个扫描点需要静止一段时间，等待数据采集设备完成数据采集后再继续移动，这就造成扫描时间过长的问题，因为当扫描区域很大，扫描间隔很小的情况下，扫描点的数量非常惊人，这样总的静止等待时间就不能接受了，例如，每一个扫描点静止50毫秒，当扫描点一片区域为500mm*500mm时,扫描间隔为Imm时,光等待数据采集时间都需要54个小时，如果扫描间隔设成O. Imm时，扫描任务所需要的时间简直不敢想像。在现有技术背景下，对如何改进现有技术，提高样本的扫描速度，对三维近场矢量扫描装置的数据采集和分析效率有着至关重要的作用。
发明内容本发明针对现有的扫描方法，在每移动至一个扫描点需要静止一段时间等待数据采集完成后才继续移动，从而致使效率底下，提供了一种三维近场矢量的扫描方法，方法由主线程以及第一线程同时进行，主线程包括以下步骤获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发执行数据收集的
第一线程。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，第一线程触发之后执行数据输出的第二线程。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，获取扫描信息，驱动电机至目标位置的步骤具体包括、
SOI :获取用户输入的扫描曲线或扫描范围；S02 :将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息，并存入扫描点队列；S03 :判断扫描点队列是否为空，若是，程序结束，若否，跳至步骤S04 ；S04 :读取扫描点队列中的头指针所指的扫描点；S05 :驱动电机移动至扫描点队列中头指针所指的扫描点的位置，跳至S03。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，执行数据收集的第二线程的步骤包括Sll :判断电机是否移动至头指针所指的扫描点的位置，若是，跳至S12 ；S12 :启动设备，收集数据； S13 :将数据存入缓存队列，跳至S11。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，第二线程触发之后执行数据输出的第三线程。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，第二线程执行的数据输出的步骤包括S21 :判断缓存队列是否有数据，若是，跳至S22，若否，跳至S21 ；S22:打印或输出数据。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，在步骤S02中，扫描点信息，包括扫描点坐标信息以及是否完成该点扫描的标记。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，在步骤S02中，使用三次样条插值的方法，将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息。在本发明的三维近场矢量的扫描方法中，在步骤S05中，电机为伺服电机，具有反馈机制，不断检测移动中伺服电机的位置。在本发明的三维近场矢量的扫描装置中，装置包括主线程工作�？�100，用于获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发第一线程�？楣ぷ鳎坏谝幌叱坦ぷ髂？�101，用于执行数据收集；第二线程工作�？�102，用于执行数据输出主线程工作�？�100、第一线程工作模块101、第二线程工作�？�102并行工作。本发明针对现有技术的不足，提供了一种三维近场矢量的扫描方法，利用电机的反馈机制，不断检测移动中的电机位置。通过读取扫描点队列中的点、采集数据和打印或输出数据的并行进行，减少了串行等待时间。
图I为本发明对三维近场矢量的扫描方法主线程的流程图；图2为三维近场矢量的现有扫描方法的流程图；图3为本发明对三维近场矢量的扫描方法第一线程的流程图；图4为本发明对三维近场矢量的扫描方法第二线程的流程图；图5为扫描点信息的数据结构示意图；图6是本发明的三维近场矢量的扫描装置的结构示意图；图7是主线程工作�？�100示意图；图8是第一线程工作�？�101的结构示意图9是第二线程工作�？�102的结构示意图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。图I所示的三维近场矢量的扫描方法，方法由主线程以及第一线程并行进行，主线程包括以下步骤SOl :获取用户输入的扫描曲线或扫描范围；获取用户输入的待扫描信息，可以是一条曲线，也可以是一块范围，但也不仅仅限于上述表达方式。
S02 :将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息，并存入扫描点队列；本发明的创新点在于，在SOl步骤中，用户输入的扫描曲线或扫描范围使用三次样条插值的方法，转化成相应的扫描点信息，存入扫描点队列。每个扫描点信息的数据结构如图5所不,在每完成一个扫描点后,将完成标记由False设为True,表不该扫描点信息的数据采集完成。在下次扫描的时候，只需要从标记为True的位置开始，不需要从头开始。对于扫描点队列中，每增加一个扫描点信息，扫描点队列的头指针不变，尾指针加
OS03 :判断是否完成遍历扫描点队列中的扫描点，若是，程序结束，若否，跳至S04 ；在扫描点队列中，判断扫描点队列中是否还存在未遍历的扫描点，若头指针与尾指针重合则扫描点队列为空，遍历完成。S04 :读取扫描点队列中的头指针所指的扫描点；S05 :驱动电机移动至扫描点队列中头指针所指的扫描点的位置，同时触发第一线程，跳至S03 ；如图3所示三维近场矢量的扫描方法第一线程的流程图。第一线程包括以下步骤Sll :判断电机是否移动至头指针所指的扫描点的位置，若是，跳至S12，若否，跳至 Sll ；本发明的创新点在于，在步骤S05中电机的移动，与S11、S12中数据采集的两个过程相分离。使用伺服电机的自动回馈特性，判断当前位置是否到扫描点队列中，头指针所指的扫描点；利用伺服电机的反馈机制不断检测移动中的电机位置，即实现了，在不停止伺服电机的情况下获取采集数据。例如，假设用户输入一个方形的扫描区域，坐标范围X :0-10, y :0_10，扫描间隔是1_，则可计算出所有的扫描点位置为(0，0)，(0,1), (0，2)，. . .，(0,10), (1,0), (1,1), (I,
2)，. . .，(1,10),.......当任务开始时，电机按扫描点的位置匀速移动，由于伺服电机具
有自动反馈功能，当电机移动至某一扫描点时，则向采集设备请求数据并存入本地数据库，考虑到存储的速度可能很慢，因此，这一部分采用异步的方式完成。S12 :启动设备，收集数据；当前位置已移至扫描点队列头指针扫描点时，启动数据采集设备，收集当前位置的电磁场相关数据。S13 :将数据存入缓存队列跳至S11。
本发明的创新点在于，在步骤S13后，还包括第二线程，与主线程以及第一线程同时运行，如图4所示，其包括以下步骤S21 :判断缓存队列中是否还有数据点，若是，跳至S22，若否，跳至S21 ；缓存队列中，倘若头指针和尾指针重合时，该队列中数据输出或打印完成；S22 :打印或输出数据点。本发明还涉及一种三维近场矢量的扫描装置，如图6所示，装置包括主线程工作模块100，用于获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发第一线程工作�？�101 ；第一线程工作�？�101，用于数据收集；第二线程工作�？�102，用于数据输出。进一步地，如图7所示，主线程工作�？�100包括以下单元数据输入单元1001，用于获取用户输入的扫描曲线或扫描范围；在该单元中，获取用户输入的待扫描信息，可以是一条曲线，也可以是一块范围，但也不仅仅限于上述表达方式。数据转换单元1002，用于将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息，并存入扫描点队列； 在本单元中，使用三次样条插值的方法将用户输入的扫描曲线或扫描范围转换成相应的扫描点信息，存入扫描点队列。每个扫描点信息的数据结构如图5所示，在每完成一个扫描点后，将完成标记由False设为True，表示该扫描点信息的数据采集完成。在下次扫描的时候，只需要从标记为True的位置开始，不需要从头开始。数据判断单元1003，用于判断扫描点队列是否为空，若是，程序结束，若否，进入数据提取单元1004 ；数据提取单元1004，用于读取扫描点队列中的头指针所指的扫描点；驱动电机单元1005，用于驱动电机移动至扫描点队列中头指针所指的扫描点的位置，进入数据判断单元1003。第一线程工作模块101，如图8所示，包括以下单元电机位置判断单元1011，用于判断电机是否移动至头指针所指的扫描点的位置，若是，进入收集数据单元1012;收集数据单元1012，用于启动设备，收集数据；数据存入缓存队列单元1013，用于将数据存入缓存队列，进入电机位置判断单元1011。本发明的创新点在于，在驱动电机单元1005和电机位置判段单元中，利用伺服电机的反馈机制不断检测移动中的电机位置，在不停止伺服电机的情况下获取采集的数据。第二线程工作�？�102，如图9所示，包括以下单元缓存队列判断单元1021，用于判断缓存队列是否有数据，若是，进入打印或输出单元1022，若否，回至缓存队列判断单元1021继续判断；打印或输出单元1022，用于打印或输出数据。使用本发明的方法，可以使得每移动一个点都不再需要50毫秒的静止时间，在扫描间隔设成O. Imm的情况下,相比原方法在500mm*500mm的区域扫描时,节省了 54小时。
本发明针对现有技术的不足，三维近场矢量扫描方法效率低下，提供了一种三维近场矢量的扫描方法，制定了扫描点信息的一种标准数据结构，利用伺服电机的反馈机制，不断检测移动中的电机位置，通过读取扫描点队列中的点、采集数据和打印或输出数据并行进行，减少了串行等待时间，大大提高了近场矢量扫描系统的数据采集和分析的效率。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
权利要求
1.一种三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，所述方法由主线程以及第一线程并行进行， 主线程包括步骤获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发执行数据收集的第一线程。
2.根据权利要求I所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，还包括在所述第一线程触发之后执行数据收集的第二线程。
3.根据权利要求I所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，所述获取扫描信息，驱动电机至目标位置的步骤具体包括 501:获取用户输入的扫描曲线或扫描范围； 502:将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息，并存入扫描点队列； 503:判断扫描点队列是否为空，若是，程序结束，若否，跳至步骤S04 ; 504:读取扫描点队列中的头指针所指的扫描点；505:驱动电机移动至扫描点队列中所述头指针所指的扫描点的位置，跳至S03。
4.根据权利要求I所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，所述执行数据收集的第二线程的步骤包括511:判断所述电机是否移动至所述头指针所指的扫描点的位置，若是，跳至S12 ； 512:启动设备，收集数据； 513:将所述数据存入缓存队列，跳至S11。
5.根据权利要求2所述的三维近场矢量的扫描方法，所述第二线程触发之后执行数据输出的第三线程。
6.根据权利要求5所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，所述第二线程执行的数据输出的步骤包括 S21 :判断所述缓存队列是否有数据，若是，跳至S22，若否，跳至S21 ； S22:打印或输出所述数据。
7.根据权利要求3所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，在步骤S02中，所述扫描点信息，包括扫描点坐标信息以及是否完成该点扫描的标记。
8.根据权利要求3所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，在步骤S02中，使用三次样条插值的方法，将扫描曲线或扫描范围转化成相应扫描点信息。
9.根据权利要求3所述的三维近场矢量的扫描方法，其特征在于，在步骤S05中，所述电机为伺服电机，具有反馈机制，不断检测移动中伺服电机的位置。
10.一种三维近场矢量的扫描装置，用于实现权利要求I所述方法，其特征在于，所述装置包括 主线程工作�？�100，用于获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发第一线程模块工作； 第一线程工作模块101，用于执行数据收集； 第二线程工作�？�102，用于执行数据输出 主线程工作�？�100、第一线程工作�？�101、第二线程工作�？�102并行工作。
全文摘要
本发明提供一种三维近场矢量的扫描方法，由主线程以及第一线程并行进行，主线程包括步骤获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发执行数据收集的第一线程。本发明还提供一种三维近场矢量的并行扫描装置实现上述方法。装置包括主线程工作�？�100，用于获取扫描信息，驱动电机至目标位置，触发第一线程�？楣ぷ鳎坏谝幌叱坦ぷ髂？�101，用于执行数据收集；第二线程工作�？�102，用于执行数据输出。通过读取扫描点队列中的点、采集数据和打印或输出数据并行进行，减少了串行等待时间，大大提高了近场矢量扫描系统的数据采集和分析的效率。
文档编号G01N27/72GK102768237SQ20111011165
公开日2012年11月7日 申请日期2011年4月30日 优先权日2011年4月30日
发明者何振明, 刘斌, 刘若鹏, 季春霖, 栾琳 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院
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