[发明专利]一种正畸支抗钉标定方法及装置

权利要求书

1.一种正畸支抗钉标定方法，其特征在于，包括对支抗钉(1)尖端的标定以及对支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定；

所述对支抗钉(1)尖端的标定包括以下步骤：

步骤一：拆除植入装置的手柄(202)，将植入装置的长柄(201)和两个轴承(301)的内圈固定连接，两个所述轴承(301)的外圈和一个延长杆(302)的一端固定连接，所述延长杆(302)的另一端固定有跟踪刚体(6)；

步骤二：使用光学跟踪设备(5)获取跟踪刚体(6)的空间位置信息，建立跟踪刚体(6)坐标系；

步骤三：将支抗钉(1)装入植入装置的长柄(201)端部；

步骤四：将支抗钉(1)尖端和一个V型凹锥(402)的内锥面的底部接触，转动长柄(201)，使长柄(201)绕支抗钉(1)尖端点旋转，通过光学跟踪设备(5)实时采集跟踪刚体(6)位置信息即跟踪刚体坐标系原点的位置，将采集到的数据每四帧分为一组，最后一组不够四帧的忽略该组数据，对每组数据根据球面方程计算球心cj，j＝1，2，3……m，m≥10，从而得到m个球心，计算这m个球心的质心p；

步骤五：将支抗钉(1)从V型凹锥(402)取下，再重复步骤四k次，k≥3，获得k个质心，计算这k个质心的质心o；

步骤六：将步骤五中获得的质心o从光学跟踪设备(5)坐标系O-XYZ转换至跟踪刚体(6)坐标系o-xyz，得到跟踪刚体(6)坐标系下的质心坐标，将跟踪刚体(6)坐标系下的质心坐标作为支抗钉(1)的尖端的位置坐标，完成支抗钉(1)尖端的标定；

所述对支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定包括以下步骤：

步骤一：拆除植入装置的手柄(202)，将植入装置的长柄(201)和两个轴承(301)的内圈固定连接，两个所述轴承(301)的外圈和一个延长杆(302)的一端固定连接，所述延长杆(302)的另一端固定有跟踪刚体(6)；

步骤二：将植入装置的长柄(201)从装入支抗钉(1)一端到轴承(301)位置分为n份，将分割点记为ni，i＝1，2，3……n，n≥5；

步骤三：将ni分别固定在一个夹持工具(403)上，旋转跟踪刚体(6)，并通过光学跟踪设备(5)实时采集跟踪刚体(6)的位置信息，将每个分割点处采集到的数据每四帧分为一组，最后一组不够四帧的忽略该组数据，对每组数据根据球面方程计算球心cj，j＝1，2，3……m，m≥10，从而得到m个球心，计算每个分割点处m个球心的质心p，作为每个分割点处的跟踪刚体(6)的旋转中心空间坐标，进而获得n个分割点处的空间坐标；

步骤四：将步骤三中获得的n个点通过最小二乘法拟合直线l，计算这n个点到直线l的距离，将距离超过0.5mm的点剔除，再次使用最小二乘法将剩余点拟合直线ln，将ln作为长柄(201)的中心轴在光学跟踪设备(5)坐标系下的空间位置；将长柄(201)的中心轴在光学跟踪设备(5)坐标系下的空间位置转换到跟踪刚体(6)坐标系，从而得到跟踪刚体(6)坐标系下长柄(201)的中心轴的位置，将该中心轴的位置归一化后作为支抗钉(1)中心轴的方向，完成支抗钉(1)中心轴轴线方向的标定。

2.基于权利要求1所述的一种正畸支抗钉标定方法的标定装置，其特征在于，包括：

延长装置(3)，所述延长装置(3)相对支抗钉(1)植入工具(2)的长柄(201)倾斜设置，一端和长柄(201)转动配合；

设置在所述延长装置(3)另一端的跟踪刚体(6)；

标定辅助装置(4)，所述标定辅助装置(4)至少包括一个V型凹锥(402)以及一个夹持工具(403)，支抗钉(1)端部和V型凹锥(402)顶点接触并相对V型凹锥(402)转动或长柄(201)和接触工具同轴固定连接；

以及光学跟踪设备(5)，通过所述光学跟踪设备(5)实时采集跟踪刚体(6)的位置信息。

3.根据权利要求2所述的标定装置，其特征在于，所述延长装置(3)包括：

同轴设置在长柄(201)上的轴承(301)；

以及延长杆(302)，所述延长杆(302)一端设置有一个圆孔，所述圆孔和所述轴承(301)固定连接，所述延长杆(302)的另一端和所述跟踪刚体(6)固定连接。