[發明專利]一種牙科球鉆鉆頭標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201811031113.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109288604B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 苗語;敖宇;蔣振剛;師為禮;何巍;何飛;李巖芳
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: A61C8/00
• 分類號: A61C8/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

1.一種牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，包括球鉆固定裝置、光學跟蹤系統和手術工具，所述球鉆固定裝置包括工作臺、三層軸承、第一夾持工具、萬向臂、第二夾持工具、向心萬向魚眼軸承和第三夾持工具，所述光學跟蹤系統包括光學跟蹤設備和跟蹤剛體，所述手術工具包括球鉆和固定在所述球鉆上的鉆頭組成；所述三層軸承和向心萬向魚眼軸承安裝在所述工作臺上，所述三層軸承包括外圈、中圈和內圈，所述三層軸承通過所述中圈固定安裝在所述工作臺上，所述萬向臂的一端固定在所述外圈上，所述第一夾持工具固定在內圈上；所述第二夾持工具設置于所述萬向臂的自由端，所述第三夾持工具設置在所述向心萬向魚眼軸承的球心上；所述第一夾持工具用于在標定過程中與所述鉆頭固定連接，所述球鉆固定設置在所述第二夾持工具上；所述第三夾持工具用于在標定過程中固定鉆頭的尖端；所述光學跟蹤設備用于跟蹤并檢測所述跟蹤剛體的空間坐標，所述跟蹤剛體固定在所述球鉆上；所述球鉆在所述鉆頭固定在所述第三夾持工具上時，可圍繞所述向心萬向魚眼軸承旋轉。

2.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述第二夾持工具與所述萬向臂的自由端剛性連接。

3.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述跟蹤剛體通過剛體夾持工具固定在球鉆的把持端的末端上。

4.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述工作臺為長方體板，所述長方體板上設置有兩個安裝孔，所述三層軸承和向心萬向魚眼軸承分別通過一個安裝孔固定在所述長方體板上。

5.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述工作臺的支撐腳上設置有固定用的吸盤。

6.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述第一夾持工具為鉆頭限位環，可用于固定在鉆頭的等分點處；所述第三夾持工具為鉆頭限位環，用于固定鉆頭的尖端。

7.根據權利要求1所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置，其特征在于，所述鉆頭可相對所述球鉆旋轉并在旋轉一定角度后與所述球鉆固定連接。

8.一種牙科球鉆鉆頭標定方法，其特征在于，

步驟1、組裝權利要求1至7任意一項所述的牙科球鉆鉆頭標定裝置；

步驟2、使用光學跟蹤設備追蹤所述跟蹤剛體的位置信息，從而獲得球鉆的空間坐標并建立跟蹤剛體坐標系；

步驟3、將待標定的鉆頭固定在所述球鉆上，將所述鉆頭的尖端固定在第三夾持工具上；

步驟4、驅動所述球鉆繞所述向心萬向魚眼軸承旋轉至少兩個不同的角度，并采集在旋轉過程中跟蹤剛體的空間坐標，計算并確定鉆頭尖端至少兩個位置，計算至少兩個位置的質心，將質心從光學跟蹤設備坐標系轉換到跟蹤剛體坐標系，從而得到跟蹤剛體坐標系下的鉆頭尖端的位置。

9.根據權利要求8所述的牙科球鉆鉆頭標定方法，其特征在于，得到跟蹤剛體坐標系下的鉆頭尖端的位置后：

步驟5、將鉆頭從尖端到根部等分成N份，將鉆頭的第一等分點固定在第一夾持工具上，同時將球鉆固定在第二夾持工具上，旋轉萬向臂，采集在旋轉過程中跟蹤剛體的空間坐標，計算得到鉆頭的第一等分點所處的空間坐標；

步驟6、重復步驟5，切換并將鉆頭的其他等分點固定在第一夾持工具上，得到所有等分點的空間坐標；將N個空間坐標擬合成圓柱面，計算圓柱面的軸，得到鉆頭的軸在光學跟蹤設備坐標系中的空間位置，將鉆頭的軸從光學跟蹤設備坐標系轉換到跟蹤剛體坐標系，從而得到跟蹤剛體坐標系下鉆頭的軸坐標，完成對鉆頭的標定。