[发明专利]一种基于光学定位的工具标定系统及方法

权利要求书

1.一种基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，包括：

工具体位置标定模块，用于在待标定工具上固定设置第一光学标记体，以标定所述待标定工具的整体位置；

尖端及径向标定模块，用于在所述待标定工具的尖端位置或径向方向上，通过标定工装固定所述待标定工具的尖端位置或径向方向，并在所述标定工装上设置第二光学标记体，以标定所述待标定工具的尖端位置或径向方向；

姿态读取模块，用于读取所述第一光学标记体以及所述第二光学标记体的姿态信息；

姿态计算模块，用于通过所述第一光学标记体以及所述第二光学标记体的姿态信息，以及所述第二光学标记体的姿态信息与所述待标定工具的尖端位置或径向方向的固定转换关系，计算出所述待标定工具的尖端位置或径向方向与所述第一光学标记体的转换关系；

在所述尖端及径向标定模块中，所述标定工装，具体包括：固定连接的标定机构和光学标记结构；

所述标定机构，用于设置适配各种待标记工具，标定机构包括标定位和标定通道在内的标定结构，其中，所述标定位用于标定需标定尖端位置的所述待标定工具，所述标定通道用于标定需标定径向方向或需同时标定尖端位置和径向方向的所述待标定工具；

所述光学标记结构，用于设置所述第二光学标记体。

2.根据权利要求1所述的基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，在所述姿态读取模块中，通过光学镜头读取所述第一光学标记体以及所述第二光学标记体的姿态信息。

3.根据权利要求1所述的基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，在所述姿态计算模块中，具体为：

已知所述标定工装的结构，即知道对所述待标定工具进行标定时所选择的所述标定位或所述标定通道与所述第二光学标记体的姿态关系矩阵M1；

获取到所述第二光学标记体的姿态矩阵M2；

获取到所述第一光学标记体的姿态矩阵M3；

所述待标定工具的尖端位置或径向方向与所述第一光学标记体的关系矩阵，具体的计算过程为：

M3×M4＝M2×M1 (1)

M4＝M3^-1×M2×M1 (2)

其中，M4即为所述待标定工具的尖端位置或径向方向与所述第一光学标记体的关系矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，在所述标定机构中，还包括：

在所述标定机构上设置多个不同孔径尺寸的通道，作为所述标定通道；

或

在所述标定机构上设置一个大口径的通道，并配合各个不同尺寸的孔径的套筒。

5.根据权利要求1所述的基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，还包括：

软件控制模块，用于控制对所述待标定工具进行标定的过程，并将标定结果输出。

6.根据权利要求5所述的基于光学定位的工具标定系统，其特征在于，所述软件控制模块，具体包括：

姿态读取设备连接单元，用于连接所述姿态读取模块中的光学读取设备，从所述光学读取设备中读取包括所述第一光学标记体和所述第二光学标记体在内的标记体的姿态矩阵信息；

标定用户交互单元，用于引导用户确定所需标定的所述待标定工具的工具类型，选择所述标定工装上的标定位或标定通道，同时引导用户进行工具标定操作；

标定算法逻辑单元，用于完成所述姿态计算模块中的计算过程；

标定结果输出单元，用于记录标定结果或者输出到对接的应用系统中。