一种模型引导下的3D打印额面肿瘤治疗导板智能化质量检测方法技术

本发明专利技术涉及一种模型引导下的3D打印额面肿瘤治疗导板智能化质量检测方法。本发明专利技术首先研究并提出一种有效对导板模型stl文件的导孔检测方法其次设计合理的位置初始化方案实现使用单个CCD相机完成双目视觉测量的方法，使导板模型在机械系统世界坐标系下的位置与模型世界坐标系的位置对齐，并设计基于检测到的导孔位置设计合理的检测路径的方法；最后研究并提出一种通过单目CCD相机判断导孔成型合格与否的导孔检测方法。在上述研究的基础上，基于五轴机械系统设计精确合理的额面肿瘤导板导孔检测系统。本发明专利技术能够精确的提取出导孔的世界坐标并能够合理的检测出导孔成型是否合格的同时保证一定的检测速度。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及智能化控制和图像识别技术，具体涉及一种模型引导下的额面肿瘤导板智能化导孔质量检测方法研究与实现。

技术介绍

3D打印是一种增材制造技术，能够快速完成工业设计或是模具制造。一开始3D打印仅是一部分创客的玩具或者用于工业上一些小零件的生产，但是随着3D打印的技术不断完善，越来越多的行业开始使用这一技术，在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。而随着这项技术的兴起，使一些具有突破意义的方法能够获得实现。由北京工业大学承担的北京市科委重大课题“3D打印肿瘤医疗导板成型装备及检测设备工程样机研制”，在这方面取得了突破。已于内蒙古自治区肿瘤医院微创介入中心实现一起临床治疗。但是，目前打印出的医疗导板的导孔并不能保证能够直接使用，检测成品是否合格的机制也不健全，每个导板的每个孔都需要人工检查是否合格，为此，需要开发一种额面肿瘤导板智能化导孔合格判别系统减少人工成本。

技术实现思路

本专利技术提供一种模型引导下的的额面肿瘤导板智能化导孔质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模型引导下的3D打印额面肿瘤治疗导板智能化质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：A、模型位置初始化阶段，首先对相机进行单目标定，得到相机焦距f，并求相机靶标平面的像素大小dp；在给定的导板上用标记纸做上三个标记；将导板放置在平台上，并用定位销卡住；输入导板stl文件和导孔stl文件，记录导板的三维模型在标记位置的三维坐标；然后控制数控平台上的已标定过内参数的相机平移拍摄左中右三幅图像，用来进行双目测量，提取三幅图标记的顶点，计算标志点在机械系统的坐标系下的三维坐标；通过导板三维模型的一组三维坐标和导板实际位置的一组三维坐标计算三维坐标的变换矩阵，将三维模型按此矩阵进行变换，达到三维模型和...

【技术特征摘要】
1.一种模型引导下的3D打印额面肿瘤治疗导板智能化质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、模型位置初始化阶段，首先对相机进行单目标定，得到相机焦距f，并求相机靶标平面的像素大小dp；在给定的导板上用标记纸做上三个标记；将导板放置在平台上，并用定位销卡住；输入导板stl文件和导孔stl文件，记录导板的三维模型在标记位置的三维坐标；然后控制数控平台上的已标定过内参数的相机平移拍摄左中右三幅图像，用来进行双目测量，提取三幅图标记的顶点，计算标志点在机械系统的坐标系下的三维坐标；通过导板三维模型的一组三维坐标和导板实际位置的一组三维坐标计算三维坐标的变换矩阵，将三维模型按此矩阵进行变换，达到三维模型和导板实际位置的对齐；
B、导孔路径计算阶段，对经过变换后的导板三维文件和导孔三维文件进行提取导孔法向量和中心点的三维坐标工作，并根据法向量和中心坐标按照机械系统五个运动轴的运动方向进行运动数值的计算，得到检测的运动路径；
C、导孔检测阶段，按步骤B中的路径移动，每移动到一个导孔位置时，停止移动，采集一幅图像，取以图像中心为中心大小为300*300的图像，提取图像轮廓，求各个轮廓的长度c和面积s，计算每个轮廓的c2/4πs，记为γ，将γ按从大到小排列，取γ最大的轮廓，并求轮廓的长宽比k，若k大于等于0.8则认为该轮廓为所需检测的导孔轮廓，否则取γ第二大的轮廓，求轮廓的长宽比k进行判断，若k小于0.8则依此类推，判断下一个轮廓，找到待检测轮廓后，求轮廓中心到图像中心的坐标差(x，y)，单位为像素，控制平台移动x*靶标平面dp，并且控制平台移动y*靶标平面dp，平台移动距离单位为毫米；如果轮廓的k与c2/4πs都大于等于0.8且轮廓调整距离小于0.1mm时，则认为该导孔通过检测，判别为合格，然后移动到下一个导孔重复步骤C的工作进行质量检测直至所有导孔都检测完毕。
2.根据权利要求1所述的一种模型引导下的3D打印额面肿瘤治疗导板智能化质量检测方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1、将相机移至拍摄画面能够完全容纳导板放置平台的高度，对准焦距，然后对所用CCD相机进行单目标定，采用张正友的棋盘格标定法；得到相机焦距f，并测量此时相机所拍摄画面的实际宽度d，相机分辨率为m*n,m为相机采集图像宽度，n为相机采集图像高度，求得此时相机靶标平面像素宽为dp＝d/m；
A2、将相机平移到机械系统转轴中心，即相机所拍摄图像中心为圆形转台的圆心，然后先将相机向数控平台x轴即左右平移轴负向移动50mm拍摄图像，再向正向移动100mm拍摄图像，以此构建一个左右视图平行的双目视觉系统，根据双目视觉公式：
式中x，y，z为点的三维坐标，X...

【专利技术属性】
技术研发人员：毋立芳，高源，张磊，邱健康，毛羽忻，赵立东，郭小华，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11