1.一種刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,包括:牙刷、牙齒基座模型,在牙刷上安裝有傳感模塊,牙齒基座模型上安裝有電子檢測模塊;
所述的傳感模塊包括第一數據采集單元以及與第一數據采集單元連接的微控制器單元,其中,第一數據采集單元包括第一霍爾傳感器以及第一加速度計傳感器,第一霍爾傳感器安裝在所述牙刷的刷頭處;所述的電子檢測模塊包括第二數據采集單元、輔助MCU單元、鎖存器單元、主MCU單元和結果輸出單元;所述的第二數據采集單元包括第二加速計傳感器、第二霍爾傳感器和第三霍爾傳感器,第二加速度計傳感器與主MCU單元連接,第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器分別與輔助MCU單元連接,輔助MCU單元通過鎖存器單元與主MCU單元連接,主MCU單元與結果輸出單元、所述的微控制器單元連接;所述的第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器間隔安裝在牙齒基座模型的牙齒上;
在利用所述的牙刷對牙齒基座模型進行刷牙操作時,微控制器單元接收到第一霍爾傳感器檢測到磁場強度的變化而輸出的模擬電壓信號得到刷牙力度值,接收第一加速度計傳感器輸出的數據信號得到測量的重力加速度數據,并將刷牙力度值、重力加速度數據傳遞給主MCU單元;所述的輔助MCU單元接收到第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器檢測到磁場強度的變化而輸出的模擬電壓信號得到刷牙速度值和顫動距離值并存儲在鎖存器單元中,供主MCU單元讀?。恢鱉CU單元接收第二加速度計傳感器輸出的數據信號得到測量的重力加速度數據,并根據第一加速度計傳感器、第二加速度計傳感器測量結果,計算出刷牙角度值,然后將當前的刷牙角度值、刷牙力度值、刷牙速度值以及顫動距離值與正常值之間比較的偏差結果輸出到結果輸出單元。
2.如權利要求1所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的牙刷的刷頭中安裝有一個柱形磁體,柱形磁體位于所述的第一霍爾傳感器的上方,且柱形磁體與第一霍爾傳感器之間的距離可變。
3.如權利要求2所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的牙刷包括依次連接的刷頭、刷桿以及牙刷柄腔體,其中,刷頭包括一個空心且無頂面的牙刷頭腔體,在牙刷頭腔體中活動式裝配有活動植毛板,活動植毛板上分布有牙刷毛纖維;在活動植毛板的中部設置有凹槽,凹槽中安裝所述的柱形磁體,柱形磁體位于牙刷毛纖維之間,柱形磁體的頂部與牙刷頭腔體底面的距離小于牙刷毛纖維頂部與牙刷頭腔體底面的距離;在活動植毛板的底部與牙刷頭腔體底面之間設置有彈簧,牙刷頭腔體頂部的邊緣上設置有用于限制活動植毛板的卡沿。
4.如權利要求3所述的所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的第一加速度計傳感器安裝在牙刷柄腔體中,第一加速度計傳感器的安裝平面與所述的牙刷毛纖維的橫截面平行;所述的第一霍爾傳感器安裝在所述的牙刷頭腔體中,位于柱形磁體的正下方。
5.如權利要求1所述的所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器緊貼在牙齒基座上待檢測的牙齒的側壁與牙齦相交處;第二加速度計傳感器在牙齒基座模型上的安裝平面與牙長軸線垂直。
6.如權利要求1所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的刷牙角度值的計算過程如下::
第一加速度計傳感器檢測重力加速度沿其安裝平面所在的空間坐標系三軸的分量大小,由此可得從第一加速度計傳感器的安裝平面所在的空間坐標系到水平面空間坐標系的轉換關系,利用此轉換關系將安裝平面的法向量轉換到水平面空間坐標系;
第二加速度計傳感器檢測重力加速度沿其安裝平面所在的空間坐標系三軸的分量大小,由此可得從第二加速度計傳感器的安裝平面所在的空間坐標系到水平面空間坐標系的轉換關系,利用此轉換關系可將安裝平面的法向量轉換到水平面空間坐標系;最后求解轉換到水平面空間坐標系的兩個安裝平面的法向量之間的夾角即可得到刷牙角度值。
7.如權利要求1所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的顫動距離值S0的計算公式為:
上式中,S1和S2表示當刷頭處于起點位置時第二霍爾傳感器和第三霍爾傳感器與柱型磁體的直線距離;S3和S4表示當刷頭處于終點位置時,第二霍爾傳感器和第三霍爾傳感器與柱型磁體的直線距離;S表示第二霍爾傳感器、第三霍爾傳感器的間距。
8.如權利要求1所述的刷牙指導模型電子檢測系統(tǒng),其特征在于,所述的結果輸出單元包括蜂鳴器和LED指示燈。