[发明专利]一种牙科球钻钻头标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，包括球钻固定装置、光学跟踪系统和手术工具，所述球钻固定装置包括工作台、三层轴承、第一夹持工具、万向臂、第二夹持工具、向心万向鱼眼轴承和第三夹持工具，所述光学跟踪系统包括光学跟踪设备和跟踪刚体，所述手术工具包括球钻和固定在所述球钻上的钻头组成；所述三层轴承和向心万向鱼眼轴承安装在所述工作台上，所述三层轴承包括外圈、中圈和内圈，所述三层轴承通过所述中圈固定安装在所述工作台上，所述万向臂的一端固定在所述外圈上，所述第一夹持工具固定在内圈上；所述第二夹持工具设置于所述万向臂的自由端，所述第三夹持工具设置在所述向心万向鱼眼轴承的球心上；所述第一夹持工具用于在标定过程中与所述钻头固定连接，所述球钻固定设置在所述第二夹持工具上；所述第三夹持工具用于在标定过程中固定钻头的尖端；所述光学跟踪设备用于跟踪并检测所述跟踪刚体的空间坐标，所述跟踪刚体固定在所述球钻上；所述球钻在所述钻头固定在所述第三夹持工具上时，可围绕所述向心万向鱼眼轴承旋转。

2.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述第二夹持工具与所述万向臂的自由端刚性连接。

3.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述跟踪刚体通过刚体夹持工具固定在球钻的把持端的末端上。

4.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述工作台为长方体板，所述长方体板上设置有两个安装孔，所述三层轴承和向心万向鱼眼轴承分别通过一个安装孔固定在所述长方体板上。

5.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述工作台的支撑脚上设置有固定用的吸盘。

6.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述第一夹持工具为钻头限位环，可用于固定在钻头的等分点处；所述第三夹持工具为钻头限位环，用于固定钻头的尖端。

7.根据权利要求1所述的牙科球钻钻头标定装置，其特征在于，所述钻头可相对所述球钻旋转并在旋转一定角度后与所述球钻固定连接。

8.一种牙科球钻钻头标定方法，其特征在于，

步骤1、组装权利要求1至7任意一项所述的牙科球钻钻头标定装置；

步骤2、使用光学跟踪设备追踪所述跟踪刚体的位置信息，从而获得球钻的空间坐标并建立跟踪刚体坐标系；

步骤3、将待标定的钻头固定在所述球钻上，将所述钻头的尖端固定在第三夹持工具上；

步骤4、驱动所述球钻绕所述向心万向鱼眼轴承旋转至少两个不同的角度，并采集在旋转过程中跟踪刚体的空间坐标，计算并确定钻头尖端至少两个位置，计算至少两个位置的质心，将质心从光学跟踪设备坐标系转换到跟踪刚体坐标系，从而得到跟踪刚体坐标系下的钻头尖端的位置。

9.根据权利要求8所述的牙科球钻钻头标定方法，其特征在于，得到跟踪刚体坐标系下的钻头尖端的位置后：

步骤5、将钻头从尖端到根部等分成N份，将钻头的第一等分点固定在第一夹持工具上，同时将球钻固定在第二夹持工具上，旋转万向臂，采集在旋转过程中跟踪刚体的空间坐标，计算得到钻头的第一等分点所处的空间坐标；

步骤6、重复步骤5，切换并将钻头的其他等分点固定在第一夹持工具上，得到所有等分点的空间坐标；将N个空间坐标拟合成圆柱面，计算圆柱面的轴，得到钻头的轴在光学跟踪设备坐标系中的空间位置，将钻头的轴从光学跟踪设备坐标系转换到跟踪刚体坐标系，从而得到跟踪刚体坐标系下钻头的轴坐标，完成对钻头的标定。