CN113021899B - 一种医疗用的基于数字化3d打印技术的骨骼模型成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于骨骼模型成型装置领域，尤其是一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，针对现有的取样方法是采用人工手持探测针，对骨骼进行不断取样，不仅工作量大，而且取样效果差，精确度低，建模难度大，而采用工业领域的三维激光扫描仪进行骨骼模型扫描建模，对于使用数字化骨骼模型进行教学或培训的场合来说成本投入过高的问题，现提出如下方案，其包括矩形箱，所述矩形箱的两侧内壁滑动连接有同一个取样环，本发明中，通过夹紧组件夹紧骨骼，通过正反转电机的正反转，不断带动探测针的伸出和收回，进而不断与骨骼的外表面接触，通过得到探测针的实时坐标，并依此进行建模即可快速得到数字化的骨骼模型，操作简单，省时省力。

Description

一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置
技术领域
本发明涉及骨骼模型成型装置技术领域，尤其涉及一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置。
背景技术
在骨科手术机器人的研发和测试、骨科数字化教学、骨科虚拟手术培训等多个领域中，需要将骨骼模型实物进行数字化建模，即建立骨骼模型的三维数字化模型，方便进行模拟手术和数字化教学。
但是现有的取样方法是采用人工手持探测针，对骨骼进行不断取样，不仅工作量大，而且取样效果差，精确度低，建模难度大，而采用工业领域的三维激光扫描仪进行骨骼模型扫描建模，则需要购入昂贵的三维激光扫描设备，对于使用数字化骨骼模型进行教学或培训的场合来说成本投入过高，所以我们提出一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，用以解决上述所提到的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，包括矩形箱，所述矩形箱的两侧内壁滑动连接有同一个取样环，所述取样环的内部开设有多个安装槽，所述安装槽的顶部滑动连接有固定盒，所述固定盒的内部设置有用于骨骼取样的取样组件，所述安装槽的底部内壁设置有用于驱动取样组件的驱动组件，所述矩形箱的顶部开设有插入孔，所述矩形箱的两侧均开设有用于夹紧骨骼的夹紧组件，所述矩形箱的底部四角均固定连接有支撑杆，所述支撑杆的底部固定连接有支撑板，所述取样环的底部固定连接有对称设置的两个第一弹簧，两个所述第一弹簧的底部均与矩形箱的底部内壁固定连接。
优选地，所述取样组件包括滑动连接在固定盒顶部内壁和底部内壁的同一个滑动块，所述滑动块的一侧固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧的一端与固定盒的一侧内壁固定连接，所述滑动块的一侧固定连接有探测杆，所述探测杆的一端贯穿固定盒并固定连接有探测针，所述固定盒的一侧固定连接有第二拉簧，所述第二拉簧的一端与安装槽的一侧内壁固定连接。
优选地，所述驱动组件包括固定连接在安装槽底部内壁的驱动盒，所述驱动盒的底部内壁固定连接有正反转电机，所述正反转电机的输出轴固定连接有转杆，所述转杆的顶部贯穿驱动盒并固定连接有齿轮，所述固定盒的底部固定连接有滑动板，所述滑动板的一侧固定连接有齿条，所述齿条与齿轮相啮合。
优选地，所述夹紧组件包括固定连接在矩形箱顶部内壁的两个电动推杆和滑动连接在矩形箱两侧的两个拉杆，两个所述拉杆相互远离的一端均固定连接有拉板，所述拉板的一侧固定连接有对称设置的两个第一拉簧，两个所述第一拉簧的一端与矩形箱的一侧固定连连接，两个所述拉杆相互靠近的一端均延伸至矩形箱内并固定连接有第一夹紧板，两个第一夹紧板相互靠近的一侧均固定连接有海绵垫，所拉杆的内部开设有多个通孔。
优选地，所述矩形箱的底部内壁固定连接有夹紧环，所述夹紧环的内壁固定连接有多个第三弹簧，所述第三弹簧的一端固定连接有第二夹紧板。
优选地，所述取样环的两侧均固定连接有第一滑块，所述矩形箱的两侧内壁均固定连接与第一滑块相适配的第一滑轨，所述第一滑块与第一滑轨滑动连接。
优选地，所述固定盒的顶部固定连接有第二滑块，所述安装槽的顶部内壁固定连接有与第二滑块相适配的第二滑轨，所述第二滑轨与第二滑块滑动连接。
优选地，所述固定盒的顶部内壁和底部内壁均固定连接有第三滑轨，所述滑动块的顶部和底部均固定连接有与第三滑轨相适配的第三滑块，所述第三滑块与第三滑轨滑动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，将需要的骨骼放置在两个第一夹紧板之间，此时两个第一夹紧板相互远离，第一夹紧板带动两个拉杆相互远离，拉杆带动两个拉板相互远离，拉板拉伸第一拉簧，将骨骼穿过取样环并放置在夹紧环内，此时多个第二夹紧板相互远离并挤压第三弹簧，此时骨骼被两个第一夹紧板和多个第二夹紧板夹紧，防止在取样过程中出现晃动，导致取样结果不精准。
2、本发明中，启动电动推杆，电动推杆的活塞杆贯穿通孔并与取样环的顶部相接触，推动取样环缓慢下降，取样环挤压第一弹簧，此时启动正反转电机，使正反转电机正转，正反转电机的输出轴带动转杆转动，转杆带动齿轮转动，齿轮带动齿条横向移动，齿条带动滑动板横向移动，滑动板带动固定盒横向移动，固定盒带动探测杆横向移动并拉伸第二拉簧。
3、本发明中，探测杆带动探测针横向移动，并与骨骼的外表面接触，进而得到探测针的实时坐标，并依此进行建模即可快速得到数字化的骨骼模型，由于骨骼的形状并不是粗细均匀的，滑动块会不断挤压第二弹簧，但探测针的位置不变，用于适配多种骨骼。
4、本发明中，取样完成后，再次启动正反转电机，使正反转电机反转，正反转电机的输出轴带动转杆转动，转杆带动齿轮转动，齿轮带动齿条横向移动，齿条带动滑动板横向移动，滑动板带动固定盒横向移动，固定盒带动探测杆收回，探测杆带动探测针收回，此时取样环再次下降，并不断重复上述步骤，直至完全取样为止。
本发明中，通过夹紧组件夹紧骨骼，再通过电动推杆推动取样环不断下降，在下降的过程中通过正反转电机的正反转，不断带动探测针的伸出和收回，进而不断与骨骼的外表面接触，通过得到探测针的实时坐标，并依此进行建模即可快速得到数字化的骨骼模型，操作简单，省时省力。
附图说明
图1为本发明提出的一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置的主视剖视结构示意图；
图2为本发明中拉杆的俯视结构示意图；
图3为本发明中取样环的主视剖视结构示意图；
图4为本发明中A部分的放大图；
图5为本发明中取样环的俯视剖视结构示意图；
图6为本发明中取样环的俯视结构示意图；
图7为本发明中夹紧环的俯视结构示意图。
图中：1、矩形箱；2、第一拉簧；3、拉杆；4、拉板；5、取样环；6、夹紧环；7、第一弹簧；8、第一滑轨；9、第一滑块；10、插入孔；11、海绵垫；12、第一夹紧板；13、电动推杆；14、通孔；15、正反转电机；16、驱动盒；17、探测杆；18、探测针；19、滑动块；20、第二滑轨；21、第二滑块；22、第二拉簧；23、滑动板；24、第二弹簧；25、固定盒；26、第三滑块；27、第三滑轨；28、齿条；29、齿轮；30、安装槽；31、转杆；32、第二夹紧板；33、第三弹簧；34、支撑板；35、支撑杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-7，一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，包括矩形箱1，矩形箱1的两侧内壁滑动连接有同一个取样环5，取样环5的内部开设有多个安装槽30，安装槽30的顶部滑动连接有固定盒25，固定盒25的内部设置有用于骨骼取样的取样组件，安装槽30的底部内壁设置有用于驱动取样组件的驱动组件，矩形箱1的顶部开设有插入孔10，矩形箱1的两侧均开设有用于夹紧骨骼的夹紧组件，矩形箱1的底部四角均固定连接有支撑杆35，支撑杆35的底部固定连接有支撑板34，取样环5的底部固定连接有对称设置的两个第一弹簧7，两个第一弹簧7的底部均与矩形箱1的底部内壁固定连接。
本发明中，取样组件包括滑动连接在固定盒25顶部内壁和底部内壁的同一个滑动块19，滑动块19的一侧固定连接有第二弹簧24，第二弹簧24的一端与固定盒25的一侧内壁固定连接，滑动块19的一侧固定连接有探测杆17，探测杆17的一端贯穿固定盒25并固定连接有探测针18，固定盒25的一侧固定连接有第二拉簧22，第二拉簧22的一端与安装槽30的一侧内壁固定连接。
本发明中，驱动组件包括固定连接在安装槽30底部内壁的驱动盒16，驱动盒16的底部内壁固定连接有正反转电机15，正反转电机15的输出轴固定连接有转杆31，转杆31的顶部贯穿驱动盒16并固定连接有齿轮29，固定盒25的底部固定连接有滑动板23，滑动板23的一侧固定连接有齿条28，齿条28与齿轮29相啮合。
本发明中，夹紧组件包括固定连接在矩形箱1顶部内壁的两个电动推杆13和滑动连接在矩形箱1两侧的两个拉杆3，两个拉杆3相互远离的一端均固定连接有拉板4，拉板4的一侧固定连接有对称设置的两个第一拉簧2，两个第一拉簧2的一端与矩形箱1的一侧固定连连接，两个拉杆3相互靠近的一端均延伸至矩形箱1内并固定连接有第一夹紧板12，两个第一夹紧板12相互靠近的一侧均固定连接有海绵垫11，所拉杆3的内部开设有多个通孔14。
本发明中，矩形箱1的底部内壁固定连接有夹紧环6，夹紧环6的内壁固定连接有多个第三弹簧33，第三弹簧33的一端固定连接有第二夹紧板32。
本发明中，取样环5的两侧均固定连接有第一滑块9，矩形箱1的两侧内壁均固定连接与第一滑块9相适配的第一滑轨8，第一滑块9与第一滑轨8滑动连接。
本发明中，固定盒25的顶部固定连接有第二滑块21，安装槽30的顶部内壁固定连接有与第二滑块21相适配的第二滑轨20，第二滑轨20与第二滑块21滑动连接。
本发明中，固定盒25的顶部内壁和底部内壁均固定连接有第三滑轨27，滑动块19的顶部和底部均固定连接有与第三滑轨27相适配的第三滑块26，第三滑块26与第三滑轨27滑动连接。
工作原理：在使用时，将需要的骨骼放置在两个第一夹紧板12之间，此时两个第一夹紧板12相互远离，第一夹紧板12带动两个拉杆3相互远离，拉杆3带动两个拉板4相互远离，拉板4拉伸第一拉簧2，将骨骼穿过取样环5并放置在夹紧环6内，此时多个第二夹紧板32相互远离并挤压第三弹簧33，此时骨骼被两个第一夹紧板12和多个第二夹紧板32夹紧，防止在取样过程中出现晃动，导致取样结果不精准，启动电动推杆13，电动推杆13的活塞杆贯穿通孔14并与取样环5的顶部相接触，推动取样环5缓慢下降，取样环5挤压第一弹簧7，此时启动正反转电机15，使正反转电机15正转，正反转电机15的输出轴带动转杆31转动，转杆31带动齿轮29转动，齿轮29带动齿条28横向移动，齿条28带动滑动板23横向移动，滑动板23带动固定盒25横向移动，固定盒25带动探测杆17横向移动并拉伸第二拉簧22，探测杆17带动探测针18横向移动，并与骨骼的外表面接触，进而得到探测针18的实时坐标，并依此进行建模即可快速得到数字化的骨骼模型，由于骨骼的形状并不是粗细均匀的，滑动块19会不断挤压第二弹簧24，但探测针18的位置不变，用于适配多种骨骼，取样完成后，再次启动正反转电机15，使正反转电机15反转，正反转电机15的输出轴带动转杆31转动，转杆31带动齿轮29转动，齿轮29带动齿条28横向移动，齿条28带动滑动板23横向移动，滑动板23带动固定盒25横向移动，固定盒25带动探测杆17收回，探测杆17带动探测针18收回，此时取样环5再次下降，并不断重复上述步骤，直至完全取样为止。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，包括矩形箱（1），其特征在于，所述矩形箱（1）的两侧内壁滑动连接有同一个取样环（5），所述取样环（5）的内部开设有多个安装槽（30），所述安装槽（30）的顶部滑动连接有固定盒（25），所述固定盒（25）的内部设置有用于骨骼取样的取样组件，所述安装槽（30）的底部内壁设置有用于驱动取样组件的驱动组件，所述矩形箱（1）的顶部开设有插入孔（10），所述矩形箱（1）的两侧均开设有用于夹紧骨骼的夹紧组件，所述矩形箱（1）的底部四角均固定连接有支撑杆（35），所述支撑杆（35）的底部固定连接有支撑板（34），所述取样环（5）的底部固定连接有对称设置的两个第一弹簧（7），两个所述第一弹簧（7）的底部均与矩形箱（1）的底部内壁固定连接；
所述取样组件包括滑动连接在固定盒（25）顶部内壁和底部内壁的同一个滑动块（19），所述滑动块（19）的一侧固定连接有第二弹簧（24），所述第二弹簧（24）的一端与固定盒（25）的一侧内壁固定连接，所述滑动块（19）的一侧固定连接有探测杆（17），所述探测杆（17）的一端贯穿固定盒（25）并固定连接有探测针（18），所述固定盒（25）的一侧固定连接有第二拉簧（22），所述第二拉簧（22）的一端与安装槽（30）的一侧内壁固定连接；
所述驱动组件包括固定连接在安装槽（30）底部内壁的驱动盒（16），所述驱动盒（16）的底部内壁固定连接有正反转电机（15），所述正反转电机（15）的输出轴固定连接有转杆（31），所述转杆（31）的顶部贯穿驱动盒（16）并固定连接有齿轮（29），所述固定盒（25）的底部固定连接有滑动板（23），所述滑动板（23）的一侧固定连接有齿条（28），所述齿条（28）与齿轮（29）相啮合；
所述取样环（5）的两侧均固定连接有第一滑块（9），所述矩形箱（1）的两侧内壁均固定连接与第一滑块（9）相适配的第一滑轨（8），所述第一滑块（9）与第一滑轨（8）滑动连接；
所述固定盒（25）的顶部固定连接有第二滑块（21），所述安装槽（30）的顶部内壁固定连接有与第二滑块（21）相适配的第二滑轨（20），所述第二滑轨（20）与第二滑块（21）滑动连接；
所述固定盒（25）的顶部内壁和底部内壁均固定连接有第三滑轨（27），所述滑动块（19）的顶部和底部均固定连接有与第三滑轨（27）相适配的第三滑块（26），所述第三滑块（26）与第三滑轨（27）滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，其特征在于，所述夹紧组件包括固定连接在矩形箱（1）顶部内壁的两个电动推杆（13）和滑动连接在矩形箱（1）两侧的两个拉杆（3），两个所述拉杆（3）相互远离的一端均固定连接有拉板（4），所述拉板（4）的一侧固定连接有对称设置的两个第一拉簧（2），两个所述第一拉簧（2）的一端与矩形箱（1）的一侧固定连接，两个所述拉杆（3）相互靠近的一端均延伸至矩形箱（1）内并固定连接有第一夹紧板（12），两个第一夹紧板（12）相互靠近的一侧均固定连接有海绵垫（11），所拉杆（3）的内部开设有多个通孔（14）。
3.根据权利要求1所述的一种医疗用的基于数字化3D打印技术的骨骼模型成型装置，其特征在于，所述矩形箱（1）的底部内壁固定连接有夹紧环（6），所述夹紧环（6）的内壁固定连接有多个第三弹簧（33），所述第三弹簧（33）的一端固定连接有第二夹紧板（32）。
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GR01 Patent grant
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