定位系统模拟装置和定位模拟系统的制作方法

本实用新型属于计算机辅助导航领域，尤其涉及一种定位系统模拟装置和定位模拟系统。

背景技术：

当前随着技术的发展，有许多外科手术都用到了计算机辅助导航，在计算机辅助导航系统中空间定位技术是整个系统的关键，直接关系到整个系统的精度及手术的成败。计算机辅助导航系统作用就是实时计算出手术器械的空间位置并在在显示器呈现手术器械之间的相对位置关系，若计算机的算法不太精准会导致计算机计算出的位置关系和实际存在一定的差距，从而对手术器械的跟踪不准确，整个定位系统有较大的误差。

目前，为手术中定位系统的标定提供数据的模拟装置结构复杂，成本高，操作复杂。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种，为手术中定位系统的标定提供数据，包括：支撑柱，用于安装信号发射器和信号接收器的一者；三轴位移组件，包括第一连杆组件、第二连杆组件及第三连杆组件，所述第二连杆组件垂直且滑动连接于所述第一连杆组件，所述第三连杆组件垂直且滑动连接于所述第二连杆组件；三轴旋转组件，滑动连接于所述第三连杆组件，所述三轴旋转组件包括俩俩相对转动连接的第一旋转组件、第二旋转组件及第三旋转组件，所述第一旋转组件、第二旋转组件及第三旋转组件中的一者自转，所述信号发射器和所述信号接收器的另一者安装于所述自转者。

在一些可选的实施例中，所述第一旋转组件能够围绕与所述第一连杆组件的延伸方向平行的第一转轴自转，所述第一旋转组件转动连接于所述第二旋转组件，所述第一旋转组件相对于所述第二旋转组件转动的第二转轴与所述第二连杆组件的延伸方向平行，所述第二旋转组件转动连接于所述第三旋转组件，所述第二旋转组件相对于所述第三旋转组件转动的第三转轴与所述第三连杆组件的延伸方向平行，所述信号发射器和所述信号接收器的另一者安装于所述第一旋转组件。

在一些可选的实施例中，所述第一旋转组件包括第一支撑座和第一转盘，所述第一转盘设置于所述第一支撑座，所述第一转盘在所述第一支撑座上以所述第一转轴为转动轴自转；所述第二旋转组件包括第二支撑座和第二转盘，所述第二转盘设置于所述第二支撑座，所述第二转盘在所述第二支撑座上以所述第二转轴为转动轴自转，所述第一旋转组件通过所述第一支撑座连接于所述第二转盘；所述第三旋转组件包括第三支撑座和第三转盘，所述第三转盘设置于所述第三支撑座，所述第三转盘在所述第三支撑座上以所述第三转轴为转动轴自转，所述第二旋转组件通过所述第二支撑座连接于所述第三转盘；所述第三旋转组件通过所述第三支撑座滑动连接于所述第三连杆组件。

在一些可选的实施例中，所述第一旋转组件包括第一支撑座和第一转盘，所述第一转盘设置于所述第一支撑座，所述第一转盘在所述第一支撑座上以所述第一转轴为转动轴自转；所述第二旋转组件包括第二支撑座，所述第一支撑座通过第二转轴和所述第二支撑座连接，所述第一支撑座在所述第二支撑座上以所述第二转轴为转动轴自转；所述第三旋转组件包括第三支撑座，所述第二支撑座通过第三转轴和所述第三支撑座连接，所述第二支撑座在所述第二支撑座上以所述第三转轴为转动轴自转；所述第三旋转组件通过所述第三支撑座滑动连接于所述第三连杆组件。

在一些可选的实施例中，所述第一旋转组件包括第一转盘和第一转轴，所述第二旋转组件包括第二环形支架和第二转轴，所述第三旋转组件包括第三环形支架、第三转轴和第三底座，所述第一转盘通过第一转轴安装在所述第二环形支架并以所述第一转轴为转动轴自转，所述第二环形支架通过第二转轴安装在所述第三环形支架并以所述第二转轴为旋转轴自转，所述第三环形支架通过第三转轴安装于所述第三底座并以所述第三转轴为旋转轴自转，所述第三底座滑动安装于所述第三连杆组件。

在一些可选的实施例中，所述第一旋转组件包括第一转盘和第一转轴，所述第一转盘设置于所述第一支撑座，所述第一转盘在所述第一支撑座上以所述第一转轴为转动轴自转；所述第二旋转组件包括第二转轴设置于所述第二支撑座，所述第二转轴安装在所述第二支撑座，所述第一支撑座通过所述第二转轴连接于所述第二支撑座并以所述第二转轴为转动轴自转；所述第三旋转组件包括第三转轴和第三支撑座，所述第三转轴安装于所述第三支撑座，所述第二支撑座通过所述第三转轴安装于所述第三支撑座并以所述第三转轴为转动轴自转。

在一些可选的实施例中，所述第一连杆组件沿自身的长度方向具有刻度，所述第二连杆组件沿自身的长度方向具有刻度，所述第三连杆组件沿自身的长度方向具有刻度。

在一些可选的实施例中，所述第一连杆组件和所述第二连杆组件之间以及所述第三连杆组件和所述第二连杆组件之间均通过滑动部件滑动连接，所述滑动部件为滑块、滑动轴承和螺母中的任意一者。

在一些可选的实施例中，所述滑动部件包括限位板，所述限位板与安装所述滑动部件的连杆组件上的刻度配合。

在一些可选的实施例中，所述第一连杆组件为两组，两组所述第一连杆组件沿第一方向平行设置于底板，所述第二连杆组件的两端分别通过分别滑动安装于各组所述第一连杆组件，所述第三连杆组件的端部滑动安装于所述第二连杆组件。

本实用新型实施例提供的一种定位系统模拟装置，信号发射器和信号接收器的一者通过支撑柱安装于三轴位移组件所能测量的范围内，并以其所在位置为原点，第三连杆组件滑动安装有三轴旋转组件，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于三轴旋转组件，第一连杆组件、第二连杆组件和第三连杆组件三者之间的相对滑动，以测量信号接收器和信号发射器中的另一者相对于原点的空间位置关系；第一旋转组件、第二旋转组件和第三旋转组件中的一者自转，剩余二者中的一者带动自转的旋转组件转动，剩余二者中的另一者带动剩余二者中的一者转动，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于自转者的以实现空间三自由度的旋转，三轴位移组件和三轴旋转组件互相配合，提高了空间定位的精准度和便利性，且简化了空间位置测量装置的结构，降低了成本，操作灵活，可重复操作以测量多组相对于定位点的空间位置关系，为手术中定位系统的标定提供大量数据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的定位系统模拟装置的结构示意图。

附图标记：1-支撑柱；2-三轴位移组件；21-第一连杆组件；22-第二连杆组件；23-第三连杆组件；3-三轴旋转组件；31-第一旋转组件；311-第一支撑座；312-第一转盘；32-第二旋转组件；321-第二支撑座；322-第二转盘；33-第三旋转组件；331-第一支撑座；332-第三转盘；4-滑动部件。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、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，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型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实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了解决现有技术问题，本实用新型实施例提供了一种定位系统模拟装置，定位系统模拟装置包括支撑柱1，用于安装信号发射器和信号接收器的一者，定位系统模拟装置还包括三轴位移组件2，包括第一连杆组件21、第二连杆组件22及第三连杆组件23，第二连杆组件22垂直且滑动连接于第一连杆组件21，第三连杆组件23垂直且滑动连接于第二连杆组件22；三轴旋转组件3，滑动连接于第三连杆组件23，三轴旋转组件3包括俩俩相对转动连接的第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33，第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33中的一者自转，信号发射器和信号接收器的另一者安装于自转者。

具体的，支撑柱1，为沿自身方向伸缩的支撑柱1，支撑柱1的一端安装于底板，支撑柱1远离于底板的一端用于安装信号发射器和信号接收器的一者，信号发射器和信号接收器的一者通过支撑柱1安装于三轴位移组件2所能测量的范围内，并以其所在位置为原点。三轴位移组件2，包括两两互相垂直的第一连杆组件21、第二连杆组件22及第三连杆组件23，第一连杆组件21、第二连杆组件22及第三连杆组件23中的一者安装于底板，剩余二者连杆中的一者安滑动安装于位于底板中的连杆，剩余二者连杆中的另一者垂直且滑动连接于剩余二者连杆中的一者，第一连杆组件21、第二连杆组件22和第三连杆组件23三者之间的相对滑动，以测量信号接收器和信号发射器中的另一者相对于原点的空间位置关系。三轴旋转组件3包括第一旋转组件31、第二旋转组件32和第三旋转组件33，第一旋转组件31、第二旋转组件32和第三旋转组件33中的一者自转，剩余二者中的一者带动自转的旋转组件转动，剩余二者中的另一者带动剩余二者旋转组件中的一者转动，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于旋转组件中的自转者以实现空间三自由度的旋转，三轴位移组件2和三轴旋转组件3互相配合，提高了空间定位的精准度和便利性，且简化了空间位置测量装置的结构，降低了成本，操作灵活，可重复操作以测量多组相对于定位点的空间位置关系，为手术中定位系统的标定提供大量数据。

具体的，第一连杆组件21、第二连杆组件22以及第三连杆组件23中任意两个均互相垂直，第一连杆组件21固定在底板，第一连杆组件21为两组，两组第一连杆组件21平行设置，第二连杆组件22的两端分别与一组第一连杆组件21滑动连接，可以增强三轴移动组件的稳定性，第三连杆组件23与第二连杆组件22滑动连接，第一连杆组件21沿其长度具有相对的正反向和反方向，第二连杆组件22沿第一连杆组件21正方向滑动，定位柱安装于底板远离于正方向的一侧，第二连杆组件22沿第一连杆组件21反方向滑动，定位柱安装于底板远离于反方向的一侧，定位柱设置于第一连杆组件21和第二连杆组件22所能测量的范围内。

或者，第二连杆组件22固定在底板，第二连杆组件22为两组，两组第二连杆组件22平行设置，第一连杆组件21的两端分别与一组第二连杆组件22滑动连接，可以增强三轴移动组件的稳定性，第三连杆组件23与第一连杆组件21滑动连接，第二连杆组件22沿其长度具有相对的正反向和反方向，第一连杆组件21沿第二连杆组件22正方向滑动，支架安装于底板远离于正方向的一侧，第一连杆组件21沿第二连杆组件22的反方向滑动，支撑住安装于底板远离于反方向的一侧；定位柱均设置于第一连杆组件21和第二连杆组件22所能测量的范围内。

或者，第三连杆组件23固定在底板，第三连杆组件23为两组，两组第二连杆组件22平行设置，第二连杆组件22的两端分别与一组第三连杆组件23滑动连接，可以增强三轴移动组件的稳定性，第一连杆组件21与第二连杆组件22滑动连接，第三连杆组件23具有相对的正反向和反方向，第二连杆组件22沿第三连杆组件23正方向滑动，支撑柱1安装于底板远离于正方向的一侧，第一连杆组件21沿第三连杆组件23的反方向滑动，定位柱安装于底板远离于反方向的一侧，定位柱均设置于第二连杆组件22和第三连杆组件23所能测量的范围内。

在一些可选的实施例中，第一旋转组件31能够围绕与第一连杆组件21的延伸方向平行的第一转轴自转，第一旋转组件31转动连接于第二旋转组件32，第一旋转组件31相对于第二旋转组件32转动的第二转轴与第二连杆组件22的延伸方向平行，第二旋转组件32转动连接于第三旋转组件33，第二旋转组件32相对于第三旋转组件33转动的第三转轴与第三连杆组件23的延伸方向平行，信号发射器和信号接收器的另一者安装于第一旋转组件31。

具体的，第一旋转组件31包括第一支撑座311和第一转盘312，第一转盘312设置于第一支撑座311，第一转盘312在第一支撑座311上以第一转轴为转动轴自转，第二旋转组件32包括第二支撑座321和第二转盘322，第二转盘322

设置于第二支撑座321，第二转盘322在第二支撑座321上以第二转轴为转动轴自转，第一旋转组件31通过第一支撑座311连接于第二转盘322；第三旋转组件33包括第三支撑座和第三转盘332，第三转盘332设置于第三支撑座，第三转盘332在第三支撑座上以第三转轴为转动轴自转，第二旋转组件32通过第二支撑座321连接于第三转盘332；第三旋转组件33通过第三支撑座滑动连接于第三连杆组件23，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于旋转组件中的自转者以实现空间三自由度的旋转。第一旋转组件31能够围绕与第一连杆组件21的延伸方向平行的第一转轴自转，第二旋转组件32围绕第二转轴自转且跟随第三旋转组件33绕第三转轴旋转，第一旋转组件31围绕第一转轴自转且跟随第二旋转组件32绕第二转轴旋转，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于第一旋转组件31以实现空间三自由度的旋转，以测量信号接收器和信号发射器中的另一者相对于原点的空间角度关系，三轴位移组件2和三轴旋转组件3互相配合，提高了空间定位的精准度和便利性，且简化了空间位置测量装置的结构，降低了成本，操作灵活，可重复操作以测量多组相对于定位点的空间位置关系，为手术中定位系统的标定提供大量数据。

进一步地，第一旋转组件31包括第一支撑座311、第一转盘312和第一转轴，第一转盘312通过第一转轴安装于第一支撑座311，且第一转盘312以第一转轴为转轴自转，第一转轴平行第一连杆组件21，第二旋转组件32包括第二支撑座321、第二转盘322和第二转轴，第二转盘322通过第二转轴安装于第二支撑座321，且第二转盘322以第二转轴为转轴旋转，第一旋转组件31通过第一支撑座311安装于第二旋转组件32，且第一支撑座311垂直安装于第二转盘322，第一旋转组件31跟随第二转盘322旋转，第三旋转组件33包括第三支撑座、第三转盘332和第三转轴，第三转盘332通过第三转轴安装于第三支撑座，且第三转盘332以第三转轴为转轴旋转，第二旋转组件32通过第二支撑座321安装于第三旋转组件33，且第二支撑座321垂直安装于第三转盘332，第二旋转组件32跟随第三转盘332旋转。信号接收器和信号发射器中的另一者安装于第一旋转组件31以实现空间三自由度的旋转，第一旋转组件31滑动安装于三轴位移组件2，三轴位移组件2和三轴旋转组件3互相配合，提高了空间定位的精准度和便利性，且简化了空间位置测量装置的结构，降低了成本，操作灵活，可重复操作以测量多组相对于定位点的空间位置关系，为手术中定位系统的标定提供大量数据。

在一些可选的实施例中，第一旋转组件31包括第一支撑座311和第一转盘312，第一转盘312设置于第一支撑座311，第一转盘312在第一支撑座311上以第一转轴为转动轴自转，第一转轴平行于第一组件；第二旋转组件32包括第二支撑座321，第一支撑座311通过第二转轴和第二支撑座321连接，第一支撑座311在第二支撑座321上以第二转轴为转动轴自转，第二转轴平行于第二组件；第三旋转组件33包括第三支撑座，第二支撑座321通过第三转轴和第三支撑座连接，第二支撑座321在第二支撑座321上以第三转轴为转动轴自转，第三转轴平行于第三组件；第三旋转组件33通过第三支撑座滑动连接于第三连杆组件23，三轴旋转组件3进一步简化了结构，也同样能实现三自由度的旋转，信号接收器和信号发射器中的另一者安装于第一旋转组件31以实现空间三自由度的旋转。

在一些可选的实施例中，第一旋转组件31包括第一转盘312和第一转轴，第二旋转组件32包括第二环形支架和第二转轴，第三旋转组件33包括第三环形支架、第三转轴和第三底座，第一转盘312通过第一转轴安装在第二环形支架并以第一转轴为转动轴自转，第二环形支架通过第二转轴安装在第三环形支架并以第二转轴为旋转轴自转，第三环形支架通过第三转轴安装于第三底座并以第三转轴为旋转轴自转，第三底座滑动安装于第三连杆组件23。

具体的，第一转轴平行于第一连杆组件21，第二转轴平行于第二连杆组件22，第三转轴平行于第三连杆组件23，第二环形支架优选的为圆环形支架，第一转轴安装于第二环形支架内环的一端，第一转盘312以第一转轴为转动轴以实现自转，第三环形支架优选的为圆环形支架，第二环形支架通过第二转轴安装于第三环形支架内环的一端，第二环形之间以第二转轴为转动轴以实现自转，第三环形之间通过第三转轴安装于第三底座，第三底座滑动安装于第一连杆组件21。

在一些可选的实施例中，第一转轴平行于第一连杆组件21，第二转轴平行于第二连杆组件22，第三转轴平行于第三连杆组件23，第一旋转组件31包括第一转盘312和第一转轴，第一转盘312设置于第一支撑座311，第一转盘312在第一支撑座311上以第一转轴为转动轴自转，第二旋转组件32包括第二转轴设置于第二支撑座321，第二转轴安装在第二支撑座321，第一支撑座311通过第二转轴连接于第二支撑座321并以第二转轴为转动轴自转；第三旋转组件33包括第三转轴和第三支撑座，第三转轴安装于第三支撑座，第二支撑座321通过第三转轴安装于第三支撑座并以第三转轴为转动轴自转。

在一些可选的实施例中，三轴旋转组件3，滑动连接于剩余二者连杆中的另一者，三轴旋转组件3包括两两互相垂直的第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33，第一旋转组件31能够围绕与第一连杆组件21的延伸方向平行的第一转轴自转，第二旋转组件32能够围绕与第二连杆组件的延伸方向平行的第二转轴自转，第三旋转组件33能够围绕与第三连杆组件23的延伸方向平行的第三转轴自转；第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33三者中的其中一者滑动连接于第三连杆组件23，剩余二者旋转组件中的一者和安装于第三连杆组件23上的旋转组件，剩余二者旋转组件中的另一者和剩余二者旋转组件中的一者连接。

在其中一个实施例中，第一连杆组件21沿自身的长度方向具有刻度，第二连杆组件22沿自身的长度方向具有刻度，第三连杆组件23沿自身的长度方向具有刻度。

具体的，第一连杆组件21、第二连杆组件22以及第三连杆组件23均为刻度尺，能够测量信号发射器和信号接收器二者的坐标，第一连杆组件21、第二连杆组件22以及第三连杆组件23的相对滑动以带动位于三轴移动组件的测量信号发射器或信号接收器一者的坐标移动，用于测量多组坐标，坐标测量准确，减少误差。

在其中一个实施例中，第一连杆组件21和第二连杆组件22之间以及第三连杆组件23和第二连杆组件22之间均通过滑动部件4滑动连接，滑动部件4为滑块、滑动轴承和螺母中的任意一者。

具体的，第一连杆组件21和第二连杆组件22之间可以通过块、滑动轴承和螺母中的任意一者连接，第三连杆组件23和第二连杆组件22之间可以通过滑块、滑动轴承和螺母中的任意一者连接，结构简单，造价低。

在其中一个实施例中，滑动部件4包括限位板，限位板与安装滑动部件的连杆组件上的刻度配合。

具体的，滑动部件4在自身的的长度方向具有相对的两端，滑动部件4自身的长度方向和所在连杆组件的长度方向一致，限位板安装于滑动部件4两端的任意一端，当滑动部件4移动到某个位置停止，限位部件卡设在连杆组件中的某个刻度，使读者更精确的读取连杆组件上的刻度。限位部件包括第一限位片和第二限位片，第一限位片为弧形，第二限位片为弧形，第一限位片和第二限位片的两端分别一一对应，以形成中间容纳连杆组件的通孔，第一限位片第二限位片相配合的一端通过螺钉连接在滑动部件4。限位板的结构简单，容易实现。

在其中一个实施例中，第一连杆组件21为两组，两组第一连杆组件21沿第一方向平行设置于底板，第二连杆组件22的两端分别通过分别滑动安装于各组第一连杆组件21，第三连杆组件23的端部滑动安装于第二连杆组件22，提高了三轴移动组件的稳定性。各个第一连杆组件21的两端通过连接件可拆卸安装于底板，第三连杆组件23远离与底板的一端安装有限位件，防止滑动部件4滑出第三连杆组件23。

具体的，两组第一连杆组件21沿第一方向平行设置于底板，第二连杆组件22的两端分别通过分别滑动安装于各组第一连杆组件21，提高了三轴移动组件的稳定性，防止三轴移动组件发生倾覆。

另一方面，本申请提供了一种定位模拟系统，包括：信号发射器；信号接收器；以及定位系统模拟装置，定位系统模拟装置包括支撑柱1，用于安装信号发射器和信号接收器的一者；三轴位移组件2，包括第一连杆组件21、第二连杆组件22及第三连杆组件23，第二连杆组件22垂直且滑动连接于第一连杆组件21，第三连杆组件23垂直且滑动连接于第二连杆组件22；三轴旋转组件3，滑动连接于第三连杆组件23，三轴旋转组件3包括俩俩相对转动连接的第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33，第一旋转组件31、第二旋转组件32及第三旋转组件33中的一者自转，信号发射器和信号接收器的另一者安装于自转者。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。