CN116086359A - 一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法 - Google Patents

一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法，该装置包括红外相机组件和追踪阵列组件，其中，所述红外相机组件包括红外双目相机和相机支架，所述追踪阵列组件包括阵列支架、标准阵列和被测阵列，进一步地，所述阵列支架包括高度调节机构、俯仰调节机构、阵列移动滑轨、滑块。本发明通过两组阵列相对移动来测量待测阵列的绝对误差，可以消除系统精度的影响；通过高度调节机构、俯仰调节机构可以实现待测阵列在红外双目相机视野全范围内的测量；可以测得不同共面度和不同孔间距的偏差值所引起的误差，进而分析得到共面度和孔间距偏差对待测阵列误差的影响；标准阵列采用实测数据替代理论设计尺寸，可以排除加工误差对实验精度的影响。

Description

一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体为一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法。
背景技术
现有的追踪阵列误差测量方法通常是通过将追踪阵列放置在双目相机视野范围内，直接读取系统计算出的误差值，这样会导致测量结果存在系统误差，且追踪阵列的调节一般仅通过手动实现，不可量化和重复。另外，由于阵列加工的问题，其共面度和孔间距的偏差通常为固定值，因此该测量方法只能获取当前状态下追踪阵列的偏差，不能分析共面度或孔间距的变化对追踪精度的影响。
因此，为了更好地测量追踪阵列的误差值，有必要针对现有技术中存在的缺陷研发新的测量装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中描述的现有技术方案的缺点，提供一种手术器械追踪阵列的误差测量装置及方法，该装置可以测得不同共面度和不同孔间距的偏差值所引起的误差，进而分析得到共面度和孔间距偏差对待测阵列误差的影响。
为实现以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，包括红外相机组件和追踪阵列组件，其中，所述红外相机组件包括红外双目相机和相机支架，所述红外双目相机含有两个红外线发射和接收装置，所述追踪阵列组件包括阵列支架、标准阵列和被测阵列。
进一步地，所述阵列支架包括高度调节机构、俯仰调节机构、阵列移动滑轨、滑块，所述高度调节机构用于使所述追踪阵列组件处于所述红外双目相机视野的不同高度范围，所述俯仰调节机构用于使所述追踪阵列组件和所述红外双目相机之间呈现不同的夹角，所述阵列移动滑轨和所述滑块用于调整所述标准阵列和所述被测阵列之间的间距。
进一步地，所述阵列支架上的滑块设置有两个，底部均开设有燕尾型凹槽，用于与所述阵列移动滑轨配合，所述滑块可在所述阵列移动滑轨上移动。
进一步地，两个所述滑块侧面分别设置有标准阵列安装孔和被测阵列安装孔，所述标准阵列和所述被测阵列分别通过所述标准阵列安装孔和所述被测阵列安装孔安装在所述滑块上，并可随所述滑块在所述阵列移动滑轨上移动。
进一步地，所述滑块上还包括锁紧螺母，用于调节所述标准阵列和所述被测阵列的位置后将所述标准阵列和所述被测阵列进行固定。
进一步地，所述标准列阵和所述被测阵列上分别分布有三个反光贴，用于反射固定频率的红外光，可以被所述红外双目相机识别，当需要改变阵列共面度时，只需要旋转所述反光贴即可改变阵列的共面度。
进一步地，所述红外双目相机的软件包括ROM文件，用于记录阵列孔间距。
第二方面，本发明还提供一种手术器械追踪阵列的误差测量方法，包括测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差以及不同孔间距对所述被测阵列造成的误差。
进一步地，所述测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L0；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
通过实测获取所述被测阵列的孔间距值，其共面度通过共面度调节机构调至所需的值C1，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为共面度偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R0 (X0，Y0，Z0)，R1 (X1，Y1，Z1)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算C1共面度所带来的偏差值为L =L1-L0；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、共面度的数值，获得多组L的偏差数据，分析不同共面度对所述被测阵列的误差影响。
进一步地，所述测量不同孔间距对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L2；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
将被测阵列的共面度调整至0值，且调整其中一个反光贴的坐标值，使其偏离实际坐标距离，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为孔间距偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R2 (X2，Y2，Z2)，R3 (X3，Y3，Z3)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算孔间距所带来的偏差值为L4 =L3-L2；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、孔间距的数值，获得多组L4的偏差数据，分析不同孔间距对所述被测阵列的误差影响。
与现有技术相比较，本发明具有以下技术优点：
1. 通过两组阵列相对移动来测量待测阵列的绝对误差，可以消除系统精度的影响；
2. 通过高度调节机构、俯仰调节机构可以实现待测阵列在红外双目相机视野全范围内的测量；
3. 通过高度调节机构来自由调节共面度数值，可以测得不同共面度的偏差值所引起的阵列误差，进而分析得到共面度偏差对待测阵列误差的影响；
4. 通过修改阵列ROM参数的信息，可以模拟调整待测阵列的孔间距误差，从而测得不同孔间距的偏差值所引起的阵列误差，进而分析得到孔间距偏差对待测阵列误差的影响；
5.标准阵列采用实测数据作为ROM点位坐标，替代理论设计尺寸，可以排除加工误差对实验精度的影响。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的追踪阵列误差测量装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的追踪阵列组件在一个角度下的示意图；
图3是本发明实施例提供的追踪阵列组件在另一个角度下的示意图；
图4是本发明实施例提供的标准阵列的示意图；
图5是本发明实施例提供的待测阵列的示意图；
图6是本发明实施例提供的追踪阵列组件的侧视示意图；
图7是本发明实施例提供的改变ROM文件中记录的被测阵列孔间距的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开 的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本公开， 而不是限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体 细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本 公开的示例来提供对本公开更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些 实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本文中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，包括红外相机组件和追踪阵列组件，其中，所述红外相机组件包括红外双目相机1和相机支架2，所述红外双目相机1含有两个红外线发射和接收装置，所述追踪阵列组件包括阵列支架3、标准阵列4和被测阵列5。
如图2所示，所述阵列支架3包括高度调节机构301、俯仰调节机构302、阵列移动滑轨303、滑块304，所述高度调节机构301用于使所述追踪阵列组件处于所述红外双目相机1视野的不同高度范围，所述俯仰调节机构302用于使所述追踪阵列组件和所述红外双目相机1之间呈现不同的夹角，所述阵列移动滑轨303和所述滑块304用于调整所述标准阵列4和所述被测阵列5之间的间距。
作为一种可选的实施方式，所述阵列支架上的滑块304设置有两个，底部均开设有燕尾型凹槽，用于与所述阵列移动滑轨303配合，所述滑块304可在所述阵列移动滑轨303上移动。
如图3所示，两个所述滑块303的侧面分别设置有标准阵列安装孔305和被测阵列安装孔306。
如图1所示，所述标准阵列4和所述被测阵列5分别通过所述标准阵列安装孔305和所述被测阵列安装孔306安装在所述滑块304上，并可随所述滑块304在所述阵列移动滑轨303上移动。
如图2所示，所述滑块304上还包括锁紧螺母307，用于调节所述标准阵列4和所述被测阵列5的位置后将所述标准阵列4和所述被测阵列5进行固定。
如图4和图5所示，所述标准列阵4和所述被测阵列5上分别分布有三个反光贴，用于反射固定频率的红外光，可以被所述红外双目相机1识别，当需要改变所述待测阵列共面度时，只需要旋转所述反光贴即可改变阵列的共面度。
作为一种可选的实施方式，所述反光贴也可使用其他具有反射固定频率红外光功能的材料，数量包括但不限于3个。
作为一种可选的实施方式，所述红外双目相机1的软件包括ROM文件，用于记录阵列孔间距。
第二方面，本发明还提供一种手术器械追踪阵列的误差测量方法，包括测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差以及不同孔间距对所述被测阵列造成的误差。
进一步地，所述测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L0；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
通过实测获取所述被测阵列的孔间距值，其共面度通过共面度调节机构调至所需的值C1，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为共面度偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R0 (X0，Y0，Z0)，R1 (X1，Y1，Z1)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算C1共面度所带来的偏差值为L =L1-L0；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、共面度的数值，获得多组L的偏差数据，分析不同共面度对所述被测阵列的误差影响。
进一步地，所述测量不同孔间距对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L2；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
将被测阵列的共面度调整至0值，且调整其中一个反光贴的坐标值，如图7所示，使其偏离实际坐标距离，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为孔间距偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R2 (X2，Y2，Z2)，R3 (X3，Y3，Z3)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算孔间距所带来的偏差值为L4 =L3-L2；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、孔间距的数值，获得多组L4的偏差数据，分析不同孔间距对所述被测阵列的误差影响。
与现有技术相比较，本发明具有以下技术优点：
1. 通过两组阵列相对移动来测量待测阵列的绝对误差，可以消除系统精度的影响；
2. 通过高度调节机构、俯仰调节机构可以实现待测阵列在红外双目相机视野全范围内的测量；
3. 通过高度调节机构来自由调节共面度数值，可以测得不同共面度的偏差值所引起的阵列误差，进而分析得到共面度偏差对待测阵列误差的影响；
4. 通过修改阵列ROM参数的信息，可以模拟调整待测阵列的孔间距误差，从而测得不同孔间距的偏差值所引起的阵列误差，进而分析得到孔间距偏差对待测阵列误差的影响；
5.标准阵列采用实测数据作为ROM点位坐标，替代理论设计尺寸，可以排除加工误差对实验精度的影响。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，包括红外相机组件和追踪阵列组件，其特征在于，所述红外相机组件包括红外双目相机和相机支架，所述红外双目相机含有两个红外线发射和接收装置；所述追踪阵列组件包括阵列支架、标准阵列和被测阵列，其中，所述阵列支架包括高度调节机构、俯仰调节机构、阵列移动滑轨、滑块，所述高度调节机构用于使所述追踪阵列组件处于所述红外双目相机视野的不同高度范围，所述俯仰调节机构用于使所述追踪阵列组件和所述红外双目相机之间呈现不同的夹角，所述阵列移动滑轨和所述滑块用于调整所述标准阵列和所述被测阵列之间的间距。
2.根据权利要求1所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，其特征在于，所述阵列支架上的滑块设置有两个，底部均开设有燕尾型凹槽，用于与所述阵列移动滑轨配合，所述滑块可在所述阵列移动滑轨上移动。
3.根据权利要求1所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，其特征在于，两个所述滑块侧面分别设置有标准阵列安装孔和被测阵列安装孔，所述标准阵列和所述被测阵列分别通过所述标准阵列安装孔和所述被测阵列安装孔安装在所述滑块上，并可随所述滑块在所述阵列移动滑轨上移动。
4.根据权利要求3所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，其特征在于，所述滑块上还包括锁紧螺母，用于调节所述标准阵列和所述被测阵列的位置后将所述标准阵列和所述被测阵列进行固定。
5.根据权利要求1所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，其特征在于，所述标准列阵和所述被测阵列上分别分布有三个反光贴，用于反射固定频率的红外光，可以被所述红外双目相机识别，当需要改变所述待测阵列共面度时，只需要旋转所述反光贴即可改变阵列的共面度。
6.根据权利要求1所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量装置，其特征在于，所述红外双目相机的软件包括ROM文件，用于记录阵列孔间距。
7.一种手术器械追踪阵列的误差测量方法，其特征在于，包括：测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差以及不同孔间距对所述被测阵列造成的误差。
8.根据权利要求7所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量方法，其特征在于，所述测量不同共面度对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L0；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
通过实测获取所述被测阵列的孔间距值，其共面度通过共面度调节机构调至所需的值C1，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为共面度偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R0 (X0，Y0，Z0)，R1 (X1，Y1，Z1)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算C1共面度所带来的偏差值为L=L1-L0；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、共面度的数值，获得多组L的偏差数据，分析不同共面度对所述被测阵列的误差影响。
9.根据权利要求7所述的一种手术器械追踪阵列的误差测量方法，其特征在于，所述测量不同孔间距对所述被测阵列造成的误差，包括以下步骤：
将所述追踪阵列组件置于所述红外双目相机视野范围内，且所述标准阵列和所述被测阵列分开一定距离L2；
通过实测获取所述标准阵列的孔间距值，其共面度可以通过加工控制在0.05mm以下，此时所述标准阵列的ROM文件中记录的数据就是所述标准阵列的数据，其制造误差为0；
将被测阵列的共面度调整至0值，且调整其中一个反光贴的坐标值，使其偏离实际坐标距离，此时所述被测阵列的ROM文件中记录的数据与所述被测阵列实物之间的差距仅为孔间距偏差；
从所述红外双目相机自带软件内分别读取所述标准阵列和所述被测阵列的坐标值R2(X2，Y2，Z2)，R3 (X3，Y3，Z3)，由此计算出所述标准阵列和所述被测阵列的测量间距为；
计算孔间距所带来的偏差值为L4 =L3-L2；
调整所述被测阵列的高度、倾斜角度、孔间距的数值，获得多组L4的偏差数据，分析不同孔间距对所述被测阵列的误差影响。
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