[發明專利]用于主體空間位置和/或空間定向的無接觸地確定和測量的裝置

有效

• 申請號: 200680029566.0
• 申請日: 2006-06-08
• 公開（公告）號: CN101267776A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: B·諾貝爾;F·巴特爾;C·芬戴森;E·基夫;K·－H·威德默;C·哈默爾
• 申請（專利權）人: 工業研究及發展有限責任公司
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉華聯

1.一種用于通過追蹤系統(2)對主體的空間位置和/或空間定向進行非接觸地確定和測量的設備，所述追蹤系統對所述主體進行定位并在所述主體之間建立關系，其特征在于，

a.?所述追蹤系統(2)或者至少其部件或部件組適合于可移動地使用；

b.?定位器(13,16)、結構(3,14)、圖案(12,?15,?814,?815,?883,?1012,?1089,?1094A,?1103,?1112)和/或第二圖案；

c.?一個照相機或多于一個照相機(5,6)；

d.?有源照明器件(7,?8)和/或照相機快門。

2.?根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)在其操作期間和在其使用期間相對于所述主體(3,4,13,16)保持為可移動的。

3.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)在其操作期間和使用期間設置成和/或保持成可以相對于所述主體(3,4,13,16)而移位。

4.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)在空間中自由地或相對于所述主體(3,4,13,16)固定地而設置。

5.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)包括手柄(9)，所述追蹤系統(2)利用所述手柄(9)而被手動地保持和/或手動地引導。

6.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)的重量小于2千克。

7.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)包括帶有開關的激活裝置(10)，以啟動和執行確定和測量。

8.?根據權利要求7所述的設備，其特征在于，所述激活裝置(10)包括腳踏開關。

9.?根據前述權利要求7所述的設備，其特征在于，所述激活裝置(10)包括用于語音控制的器件。

10.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)包括連接機構，用于將所述追蹤系統(2)連接到主體或可動的引導機構上。

11.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)是獨立的。

12.?根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述設備包括用于計算所述追蹤系統(2)相對于所述主體(3,4,13,16)的位移和/或旋轉的器件。

13.?根據權利要求12所述的設備，其特征在于，所述用于計算所述追蹤系統相對于所述主體的位移和/或旋轉的器件包括軟件。

14.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)擁有自己的能量源。

15.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)包括用于無線通信的器件。

16.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述相機(5,6)包括表面傳感器。

17.?根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述追蹤系統(2)包括帶有至少一個發光二極管（LED）的照明器件(7,8)。

18.?根據權利要求17所述的設備，其特征在于，所述照明器件(7,8)包括至少一個帶有在遠紅外范圍內的發射光譜的LED。

19.?根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述定位器(13,16)、結構(3,14)、圖案(12,15)和/或第二圖案連接到所述主體(3,4,13,14,16)、工具、部件和/或器械上。

20.?根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述圖案(12,15)包括不同寬度和長度的直線或曲線(23)、圓、橢圓、三角形和矩形或其組合，它們都可以由所述追蹤系統(2)識別和分析。

21.?根據權利要求19或20中任一項所述的設備，其特征在于，所述圖案(12,15)帶有不反光材料、反光材料、熒光材料，磷光材料和/或自發光材料。

22.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述圖案(12,15)與第二圖案之間具有限定的幾何關系。

23.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述第二圖案可以通過另一個成像裝置識別。

24.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述結構(3,14)包括具有已知位置和/或幾何細節的圖案(12,15)。

25.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述結構(3,14)包括用以連接到主體上的器件。

26.?根據權利要求25所述的設備，其特征在于，所述用以連接到主體上的器件包括用以連接到主體(3,4,13,16)上的支柱。

27.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述結構(3,14)包括平板。

28.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述結構(3,14)包括結合有三維結構表面的平板。

29.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述結構(3,14)是醫療工具、醫療器具和/或醫療器械的一部分。

30.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述主體(430)包括可變形元件(461)。

31.?根據權利要求1、19或20所述的設備，其特征在于，所述設備包括帶有圖案和/或第二圖案的鏡子。

32.?一種使用權利要求1至31中任一項所述的設備的方法，用于利用追蹤系統而對主體的空間位置和/或空間定向進行非接觸地確定和測量，所述主體通過所述追蹤系統而被定位并彼此成一定關系，其特征在于，所述追蹤系統在其使用期間可以手動地或自動地相對于所述主體而移動和重新定位。

33.?根據權利要求32所述的方法，其特征在于，所述追蹤系統(2)在其使用期間通過手來引導。

34.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述追蹤系統(2)在其使用期間手動地直接保持在帶有相關圖案(12,?15,?814,?815,?883,?1012,?1089,?1094A,?1103,?1112)的局部工作區域的前面。

35.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，至少兩個主體(3,4,13,16)之間的空間位置和/或空間定向被獨自地階段性地確定。

36.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，通過激活裝置(10)而啟動單次照相，啟動和/或結束一系列單次照相或連續攝影，以用于進行確定和/或測量。

37.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，確定并測量主體(3,4,13,16)的幾何形狀。

38.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述主體(3,4,13,16)利用所連接的圖案(12,15)和/或由另一個成像裝置識別的第二圖案來配準。

39.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述追蹤系統(2)設置在醫療工具和/或醫療器械和/或移植物上。

40.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，連接到所述主體(3,4,13,16)上的所述追蹤系統(2)，利用其中至少一個所述圖案(12,15)來實時確定相對于所述結構(3,14)的相對空間位置和/或相對空間定向。

41.?根據權利要求32或33所述的方法，其特征在于，確定并測量連接到所述定位器(13,16)上的所述主體(3,4,13,16)相對于連接到所述結構(3,14)和/或所述圖案(12,15)上的所述主體(3,4,13,16)的空間位置和/或空間定向。

42.?一種用于關于變形這方面來控制醫療工具、醫療器具和/或醫療器械的方法，其特征在于，通過權利要求1至31中任一項所述的設備的追蹤系統(2)來確定位于醫療工具、醫療器具和/或醫療器械上的圖案。

43.?根據權利要求32或33所述的方法，還包括以下步驟：

將器具、帶有圖案的第一結構和/或第一定位器連接在主體上，并將帶有圖案的至少另一結構和/或另一定位器連接在主體上；

通過根據權利要求1至31中的任一項所述的設備，在第一次測量期間，確定所述帶有圖案的結構和/或所述定位器彼此之間的相對空間位置和/或相對空間定向；

在前述兩個步驟之后，處理所述主體；

在至少一個另一次測量期間，重復確定所述帶有圖案的結構和/或所述定位器彼此之間的相對空間位置和/或相對空間定向；并且

比較所述兩次測量所獲得的相對空間位置和/或相對空間定向。

44.?根據權利要求43所述的方法，其特征在于，對所述被處理的主體逐步地進行處理，直到所述第一次測量所獲得的所述帶有圖案的結構和/或所述定位器的相對空間位置和/或相對空間定向，與所述至少一個另一次測量所獲得的所述帶有圖案的結構和/或所述定位器的相對空間位置和/或相對空間定向，或者與預定的另一空間位置和/或空間定向以適當的方式吻合。

45.?根據前述權利要求23所述的設備，其特征在于，所述另一個成像裝置是非光學裝置。

46.?根據權利要求10所述的設備，其特征在于，所述可動的引導機構是可手動移動的臂和/或機器人臂。