[发明专利]用于估计物体中工具空间位置的系统与方法

权利要求书

1.一种用于估计工具在物体内部空间位置的系统，所述物体是使用所述工具待加工的人骨形式，所述系统包括：

被设计为联接至所述工具的传感器(21)，传感器(21)进一步被设计为在沿实际轨迹(30)加工所述物体(1)时产生传感器输出信号(31)，传感器输出信号(31)取决于沿所述实际轨迹(30)的所述物体(1)的材料特性，

被设计为确定所述工具(2)在所述物体(1)内部空间位置的分析装置，其中为了确定所述空间位置，所述工具被设计为确定在加工所述物体(1)时的所述传感器输出信号(31)与至少一个预设的备选输出信号(42)之间的相关性，所述预设备选输出信号(42)由沿所述物体(1)的模型中的相关模型轨迹(40)的所述材料特性预先生成。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为了估计所述空间位置，所述分析装置被设计为确定在加工所述物体(1)时的所述传感器输出信号(31)与多个预设备选信号(42)之间的相关性，每个所述备选输出信号(42)由沿所述物体(1)的模型中的相关轨迹(40)的所述材料特性预先生成。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，为了确定所述工具(2)在所述物体(1)中的空间位置，所述分析装置被设计为确定至少一个与所述传感器输出信号相关性最好的备选输出信号，其中，所述分析装置被设计为将物体(1)内部的所述工具(2)的空间位置确定为与所述相关性最好备选输出信号相关的模型轨迹的端点和/或所述模型轨迹的方向。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，为了至少确定与所述传感器输出信号X相关性最好的备选输出信号Y_i，所述分析装置被设计为根据Z_i＝bY_iT+c对每个备选输出信号Y_i的至少部分进行线性变换，以将后者与传感器(21)的传感器输出信号X相匹配，其中Z_i是变换后的备选输出信号，b是比例系数且c是移位矢量，并且T是可选的正交旋转矩阵，且其中所述分析装置被设计为选取b、c和可选的T，使得由d_i＝∑_j(X_j-Z_ij)²定义的不相关度测量值d_i最小，其中所述分析装置被设计为将与传感器输出信号X相关性最好的备选输出信号Y_i被确定为与最小d_i相关的备选输出信号Y_i。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分析装置被设计为计算与每一个模型轨迹(40)相关的权重w_i，作为对传感器输出信号(31)和对应的模型轨迹(40)相关的对应的备选输出信号(42)之间的相关性的测量，其中，每个所述权重w_i是传感器输出信号(31)和与其对应的备选输出信号(42)之间的方差的函数，其中，为确定所述物体(1)内所述工具(2)的空间位置，所述分析装置被设计为对所述模型轨迹(40)的对应的端点p_i，和/或在所述模型轨迹(40)的方向o_i计算加权的平均值，其中每个所述端点p_i和/或每个所述方向以权重w_i被加权，所述权重w_i与所述对应端点p_i和/或所述方向o_i所属的模型轨迹(40)相关。

6.根据前述权利要求中的一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于加工所述物体(1)的工具(2)。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工具(2)形成为钻头，其包括钻头尖(20)，其被设计为当在所述钻头(2)围绕沿着钻头(2)延伸方向的所述钻头(2)的纵轴(L)旋转，且所述钻头尖(20)被向所述物体(1)挤压时，将钻孔(4)钻入所述物体(1)中。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于围绕所述钻头(2)的所述纵轴(L)旋转所述钻头(2)的驱动器。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述材料特性是所述人骨的密度。