CN113768624B - 作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质 - Google Patents

作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质，对装配有反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，确定各标记点在待操作对象三维模型的第一位置信息；在待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；通过光学定位装置确定反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；根据第一及第二位置信息确定待操作对象三维模型与光学定位坐标系的坐标的匹配关系；根据匹配关系确定在光学定位坐标系的实际规划作业面，及实际规划作业面的第一法向量；通过光学定位装置确定机械臂锯齿在光学定位坐标系的第二法向量；根据第一及第二法向量确定机械臂锯齿的位姿调整信息，对机械臂锯齿的位姿进行调整。

Description

作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质。
背景技术
对于目前的膝关节置换手术，在手术过程中需要依靠医生手动调节对膝关节进行切割的机械臂锯齿，由于过分依赖医生，医生在手术时的个人状态、定位精度以及测量误差等因素都会直接影响手术的效果。
因此，目前的膝关节置换手术无法实现高精度的手术定位、手术切割控制，无法避免由于人为因素引起的手术操作误差，手术稳定性以及精确度无法得到保证。
发明内容
鉴于现有技术的本申请提供作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质，实现机械臂锯齿自动调整位姿，定位到手术切割面。
第一方面，本申请提供一种作业面定位控制方法方法，所述方法包括：
对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；
在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整。
可选的，所述方法还包括:
获取机械臂锯齿边缘的中心点坐标；
确定所述中心点坐标到所述实际规划作业面的垂直距离；
沿所述第一法向量的方向将所述机械臂锯齿平移所述垂直距离。
可选的，所述对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，包括：
对装配有所述第一组反光标记球的所述待操作对象进行三维扫描后获得多张待操作对象术前图像，其中，所述多张待操作对象术前图像中至少一张待操作对象术前图像包括所述反光标记球对应的标记点；
根据所述多张待操作对象术前图像建立所述待操作对象三维模型。
可选的，所述在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面，包括：
根据所述待操作对象三维模型确定假体型号；
根据所述假体型号在所述待操作对象三维模型中确定所述待操作对象规划作业面。
可选的，所述确定所述实际规划作业面的第一法向量，包括：
在所述光学定位坐标系的所述实际规划作业面上选取任意三个规划点坐标；
根据所述三个规划点坐标确定所述第一法向量。
可选的，所述通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量，包括：
通过所述光学定位装置定位装配有第二组反光标记球的所述机械臂锯齿以确定所述机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第三位置信息；
根据所述第三位置信息在所述机械臂锯齿上选取任意三个锯齿坐标；
根据所述三个锯齿坐标确定所述第二法向量。
可选的，所述根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，包括：
根据所述第一法向量和所述第二法向量确定旋转角及旋转轴；
根据所述旋转角和所述旋转轴确定旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵确定所述机械臂锯齿的位姿调整角度；
根据所述位姿调整角度生成所述机械臂锯齿的所述位姿调整信息。
第二方面，本申请提供一种作业面定位控制方法装置，所述装置包括：
第一位置信息确定模块，用于对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；
规划面确定模块，用于在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
第二位置信息确定模块，用于通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
匹配关系确定模块，用于根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
第一法向量确定模块，用于根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
第二法向量确定模块，用于通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
调整模块，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整。
第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序通过所述处理器运行时执行上述任一项所述的一种作业面定位控制方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述任一项所述的一种作业面定位控制方法。
本申请提供作业面定位控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质，对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整。这样，通过光学定位装置与机械臂结合，使得机械臂锯齿实现自动调整位姿，并且精准定位到手术切割面，缩短调节所耗费的时间，提高手术效率并且保证了切割面的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了一种作业面定位控制的方法流程示意图；
图2示出了一种作业面定位控制方法的切割示意图；
图3示出了一种作业面定位控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
本申请实施例提供一种作业面定位控制方法，如图1所示所述作业面定位控制方法包括：
S101，对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息。
具体地，本实施例的待操作对象为作业实施的对象，包括但不限于：膝关节、肘关节等需要控制机械臂锯齿实施操作的对象。本实施例以膝关节为例，通过预先在膝关节上安装多个反光标记球对膝关节进行标记，反光标记球分别安装在膝关节的股骨和胫骨上，股骨和胫骨上分别安装有多个反光标记球。对标记后的膝关节进行三维扫描，可选的扫描方式可为电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)。CT扫描后获得膝关节的三维模型，膝关节三维模型是对实际的膝关节的三维模拟。相应的在膝关节三维模型中，股骨和胫骨的位置显示多个标记点，多个标记点所在位置则为实际的膝关节上反光标击球安装的位置。
并且，获取在三维模型上的标记点所处的位置信息，便于后续将三维模型与实际人体膝关节进行配准。
S102，在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
具体地，以膝关节为例，通过膝关节的三维模型可以获知患者的膝关节情况，如膝关节的损坏情况、病变情况等。然后根据患者的膝关节情况进行术前规划，规划出手术所要切割的截面，即，规划作业面。
S103，通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
其中，以膝关节为例，光学定位装置可以对附着在实际人体膝关节上的反光标记球进行3D位置跟踪，确定反光标记球在光学定位装置的三维坐标系中的三维位置坐标。本实施例的光学定位装置可选的为NDI Polaris光学定位跟踪***。
S104，根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
以膝关节为例，通过S101获取了膝关节三维模型中的标记点坐标信息，通过S103获得了实际人体膝关节上的标记点在光学定位坐标系下的坐标信息。标记点所代表的反光标记球是相同的，呈现在不同的坐标系下，代表相同反光标记球的标记点之间一一对应，例如，实际人体膝关节上的反光标记球A、B、C，在光学定位坐标系下反光标记球对应的标记点位置信息为A1、B1、C1，在三维模型中的反光标记球对应的标记点位置信息为A2、B2、C2。将三维模型和光学定位坐标系下的坐标进行匹配，则A1与A2对应，B1与B2对应，C1与C2对应。根据一一对应的标记点确定膝关节三维模型与实际膝关节在光学定位坐标系的匹配关系。
S105，根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
以膝关节为例，通过上述S104获知三维模型与光学定位坐标系下坐标的匹配关系，在三维模型上规划出的规划作业面可以转化在实际膝关节所在的光学定位坐标系下的实际规划作业面，即，实际手术切割面。如图2，然后计算在光学定位坐标系下的实际手术切割面的平面法向量
Figure BDA0003283553090000091
S106，通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
以膝关节为例，在光学定位坐标系下，在机械臂锯齿的锯齿所在平面上预先固定了反光标记球，通过NDI Polaris光学定位跟踪***定位固定在机械臂锯齿上的反光标记球从而确定机械臂锯齿的锯齿所在平面的坐标信息，如图2并求出该平面的法向量
Figure BDA0003283553090000092
S107，根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整。
以膝关节为例，具体地，通过实际规划作业面的法向量
Figure BDA0003283553090000101
和机械臂末端的锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000102
可以求出求出机械臂末端旋转所需要的欧拉角，欧拉角就是物体绕坐标系三维坐标轴的旋转角度，以及机械臂末端姿态变化所对应的运动方程。得到运动方程后，上位机可以根据运动方程相应地旋转机械臂锯齿，使得机械臂锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000103
与实际规划作业面的法向量
Figure BDA0003283553090000104
平行。
在具体实施例中，所述方法还包括:
获取机械臂锯齿边缘的中心点坐标；
确定所述中心点坐标到所述实际规划作业面的垂直距离；
沿所述第一法向量的方向将所述机械臂锯齿平移所述垂直距离。
具体地，本实施例还需计算机械臂锯齿到手术实际规划作业面的距离，从而将锯齿准确定位到手术实际规划作业面上。首选确定机械臂锯齿边缘的中心点坐标A＝(x1,y1,z1)，以及实际规划作业面上任一点坐标B＝(x2,y2,z2)，结合实际规划作业面法向量
Figure BDA0003283553090000105
求出机械臂锯齿末端边缘中心到实际规划平面上的垂直距离。
公式(1)：
Figure BDA0003283553090000106
求得垂直距离d后，沿法向量
Figure BDA0003283553090000107
的正方向平移垂直距离d后，则可将机械臂锯齿末端自动、准确地定位到手术的实际切割面上。自动化的精准定位，可以缩短调节时间，保证切割面的准确性。
在具体实施例中，所述对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，包括：
对装配有所述第一组反光标记球的所述待操作对象进行三维扫描后获得多张待操作对象术前图像，其中，所述多张待操作对象术前图像中至少一张待操作对象术前图像包括所述反光标记球对应的标记点；
根据所述多张待操作对象术前图像建立所述待操作对象三维模型。
以膝关节为例，若三维扫描方式为CT扫描，三维扫描后获得多张患者的术前CT图像，根据扫描后的CT图像处理后可以构建患者的膝关节的三维模型。
在具体实施例中，所述在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面，包括：
根据所述待操作对象三维模型确定假体型号；
根据所述假体型号在所述待操作对象三维模型中确定所述待操作对象规划作业面。
具体地，以膝关节为例，在获得膝关节三维模型后，可以根据三维模型上所显示的患者膝关节的损坏情况以及患者自身膝关节情况，确定患者手术所需的假体型号，根据假体的型号规划规划作业面。
在具体实施例中，所述确定所述实际规划作业面的第一法向量，包括：
在所述光学定位坐标系的所述实际规划作业面上选取任意三个规划点坐标；
根据所述三个规划点坐标确定所述第一法向量。
具体地，在实际规划作业面上任选三个点C＝(x3,y3,z3)，D＝(x4,y4,z4)以及E＝(x5,y5,z5)。这三个点可以组成三个向量，例如
Figure BDA0003283553090000121
表达式为：
Figure BDA0003283553090000122
Figure BDA0003283553090000123
根据法向量定义公式(2)至公式(4)：
公式(2)：(x4-x3)·x+(y4-y3)·y+(z4-z3)·z＝0
公式(3)：(x5-x3)·x+(y5-y3)·y+(z5-z3)·z＝0
公式(4)：(x5-x4)·x+(y5-y4)·y+(z5-z4)·z＝0
求解出x、y、z的值，x、y、z的值为实际规划作业面的法向量如图2所示的
Figure BDA0003283553090000124
的坐标值。
在具体实施例中，所述通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量，包括：
通过所述光学定位装置定位装配有第二组反光标记球的所述机械臂锯齿以确定所述机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第三位置信息；
根据所述第三位置信息在所述机械臂锯齿上选取任意三个锯齿坐标；
根据所述三个锯齿坐标确定所述第二法向量。
具体地，在机械臂锯齿所在平面上选取任意三个坐标点，如F＝(x6,y6,z6)，G＝(x7,y7,z7)以及K＝(x8,y8,z8)，同样地组成三个向量，如
Figure BDA0003283553090000131
然后根据这三个向量求出机械臂锯齿平面的法向量，机械臂锯齿平面的法向量为如图2所示的
Figure BDA0003283553090000132
在具体实施例中，所述根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，包括：
根据所述第一法向量和所述第二法向量确定旋转角及旋转轴；
根据所述旋转角和所述旋转轴确定旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵确定所述机械臂锯齿的位姿调整角度；
根据所述位姿调整角度生成所述机械臂锯齿的所述位姿调整信息。
具体地，如图2所示，机械臂锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000133
(p1，p2，p3)与实际规划作业面的法向量
Figure BDA0003283553090000134
根据机械臂锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000135
与实际规划作业面的法向量
Figure BDA0003283553090000136
计算旋转角θ，根据公式(5)计算旋转角θ：
公式(5)：
Figure BDA0003283553090000137
此外，机械臂锯齿实时变化，机械臂锯齿所在平面的法向量
Figure BDA0003283553090000138
是实时改变的，需要根据旋转角θ的计算结果判断是否需要反转法线，θ值为负数代表机械臂锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000139
与实际规划作业面的法向量
Figure BDA00032835530900001310
Figure BDA00032835530900001311
的方向相反，则需要反转法向量，改变机械臂锯齿所在平面的法向量
Figure BDA00032835530900001312
的方向。
旋转角所在平面为两个法向量所构成的平面，那么旋转轴一定垂直于该平面。由公式(6)计算
Figure BDA0003283553090000141
与
Figure BDA0003283553090000142
的叉乘，公式6如下：
公式(6)：
Figure BDA0003283553090000143
由上述叉乘结果可得旋转轴
Figure BDA0003283553090000144
公式(7)：
Figure BDA0003283553090000145
I为单位矩阵，将I旋转θ角，由罗德里戈旋转公式，可以求得对应的旋转矩阵，A是旋转轴
Figure BDA0003283553090000146
的反对称矩阵，则
公式(8)：
Figure BDA0003283553090000147
根据A计算旋转矩阵R：
公式(9)：
Figure BDA0003283553090000148
旋转矩阵：
公式(10)：
Figure BDA0003283553090000151
根据旋转矩阵可以求得欧拉角，欧拉角就是物体绕坐标系三个坐标轴x轴、y轴和z轴的旋转角度：
公式(11)：θ1＝atan2(R32,R33)
公式(12)：
Figure BDA0003283553090000152
公式(13)：θ3＝a tan 2(R21,R11)
根据θ1、θ2、θ3旋转机械臂锯齿的欧拉角的角度确定机械臂末端锯齿的姿态变化运动方程：
公式(14)：Euler(θ1,θ2,θ3)＝Rot(z,θ1)Rot(y,θ2)Rot(x,θ3)
计算获得姿态变化运动方程后，上位机通过控制机械臂锯齿使得机械臂锯齿平面的法向量
Figure BDA0003283553090000153
与实际规划作业面的法向量
Figure BDA0003283553090000154
平行。
本实施例1将光学定位装置与机械臂结合，获取待操作对象三维模型坐标与光学定位装置的光学定位坐标系进行匹配，通过光学定位坐标系获取坐标信息计算出机械臂锯齿相对于手术实际规划作业面所需要的位姿变化运动方程，上位机通过运动方程旋转机械臂锯齿，并且调整机械臂锯齿到规划面的垂直距离，实现机械臂锯齿自动定位到手术实际规划作业面，解决了传统手术的机械臂锯齿在手术中需要手动调节，耗费时间长，误差大的问题。本实施例大大地缩短了调节时间，且保证了手术切割面定位的准确性。
实施例2
本申请实施例提供一种作业面定位控制装置，如图3作业面定位控制装置300包括：
第一位置信息确定模块301，用于对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；
规划面确定模块302，用于在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
第二位置信息确定模块303，用于通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
匹配关系确定模块304，用于根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
第一法向量确定模块305，用于根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
第二法向量确定模块306，用于通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
调整模块307，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整。
在本实施例中，装置还包括平移模块，用于获取机械臂锯齿边缘的中心点坐标；确定所述中心点坐标到所述实际规划作业面的垂直距离；沿所述第一法向量的方向将所述机械臂锯齿平移所述垂直距离。
在本实施例中，第一位置信息确定模块301，用于对装配有所述第一组反光标记球的所述待操作对象进行三维扫描后获得多张待操作对象术前图像，其中，所述多张待操作对象术前图像中至少一张待操作对象术前图像包括所述反光标记球对应的标记点；根据所述多张待操作对象术前图像建立所述待操作对象三维模型。
在本实施例中，规划面确定模块302，用于根据所述待操作对象三维模型确定假体型号；根据所述假体型号在所述待操作对象三维模型中确定所述待操作对象规划作业面。
第一法向量确定模块305，用于在所述光学定位坐标系的所述实际规划作业面上选取任意三个规划点坐标；根据所述三个规划点坐标确定所述第一法向量。
第二法向量确定模块306，用于通过所述光学定位装置定位装配有第二组反光标记球的所述机械臂锯齿以确定所述机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第三位置信息；根据所述第三位置信息在所述机械臂锯齿上选取任意三个锯齿坐标；根据所述三个锯齿坐标确定所述第二法向量。
在本实施例中，调整模块307，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量确定旋转角及旋转轴；根据所述旋转角和所述旋转轴确定旋转矩阵；根据所述旋转矩阵确定所述机械臂锯齿的位姿调整角度；根据所述位姿调整角度生成所述机械臂锯齿的所述位姿调整信息。
本实施例2的作业面定位控制装置实现了机械臂锯齿自动定位到手术实际规划作业面，解决了传统手术的机械臂锯齿在手术中需要手动调节，耗费时间长，误差大的问题。本实施例大大地缩短了调节时间，且保证了手术切割面定位的准确性。
实施例3
本申请实施例提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序通过所述处理器运行时执行上述实施例1中任一项所述的作业面定位控制方法。
具体实现步骤可参考上述实施例1提供的作业面定位控制方法的相关描述，为避免重复，在此不做赘述。
实施例4
本申请提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述实施例1中任一项所述的作业面定位控制方法。
具体实现步骤可参考上述实施例1提供的作业面定位控制方法的相关描述，为避免重复，在此不做赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种作业面定位控制方法，其特征在于，所述方法包括：
对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；
在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整：
所述方法还包括:
获取机械臂锯齿边缘的中心点坐标；
确定所述中心点坐标到所述实际规划作业面的垂直距离；
沿所述第一法向量的方向将所述机械臂锯齿平移所述垂直距离；
所述通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量，包括：
通过所述光学定位装置定位装配有第二组反光标记球的所述机械臂锯齿以确定所述机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第三位置信息；
根据所述第三位置信息在所述机械臂锯齿上选取任意三个锯齿坐标；
根据所述三个锯齿坐标确定所述第二法向量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，包括：
对装配有所述第一组反光标记球的所述待操作对象进行三维扫描后获得多张待操作对象图像，其中，所述多张待操作对象图像中至少一张包括所述反光标记球对应的标记点的图像；
根据所述多张待操作对象图像建立所述待操作对象三维模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面，包括：
根据所述待操作对象三维模型确定假体型号；
根据所述假体型号在所述待操作对象三维模型中确定所述待操作对象规划作业面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述实际规划作业面的第一法向量，包括：
在所述光学定位坐标系的所述实际规划作业面上选取任意三个规划点坐标；
根据所述三个规划点坐标确定所述第一法向量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，包括：
根据所述第一法向量和所述第二法向量确定旋转角及旋转轴；
根据所述旋转角和所述旋转轴确定旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵确定所述机械臂锯齿的位姿调整角度；
根据所述位姿调整角度生成所述机械臂锯齿的所述位姿调整信息。
6.一种作业面定位控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一位置信息确定模块，用于对装配有第一组反光标记球的待操作对象进行扫描，得到包括多个标记点的待操作对象三维模型，并确定各标记点在所述待操作对象三维模型上的第一位置信息；
规划面确定模块，用于在所述待操作对象三维模型中确定待操作对象规划作业面；
第二位置信息确定模块，用于通过光学定位装置确定所述反光标记球在光学定位坐标系中的第二位置信息；
匹配关系确定模块，用于根据所述第一位置信息及所述第二位置信息确定所述待操作对象三维模型的坐标与所述光学定位坐标系的坐标之间的匹配关系；
第一法向量确定模块，用于根据所述匹配关系确定所述待操作对象规划作业面在所述光学定位坐标系上的实际规划作业面，确定所述实际规划作业面的第一法向量；
第二法向量确定模块，用于通过所述光学定位装置确定机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第二法向量；
调整模块，用于根据所述第一法向量和所述第二法向量确定所述机械臂锯齿的位姿调整信息，根据所述位姿调整信息对所述机械臂锯齿的位姿进行调整；
平移模块，用于获取机械臂锯齿边缘的中心点坐标；确定所述中心点坐标到所述实际规划作业面的垂直距离；沿所述第一法向量的方向将所述机械臂锯齿平移所述垂直距离；
所述第二法向量确定模块，还用于通过所述光学定位装置定位装配有第二组反光标记球的所述机械臂锯齿以确定所述机械臂锯齿在所述光学定位坐标系中的第三位置信息；
根据所述第三位置信息在所述机械臂锯齿上选取任意三个锯齿坐标；
根据所述三个锯齿坐标确定所述第二法向量。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序通过所述处理器运行时执行权利要求1至5任一项所述的一种作业面定位控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至5任一项所述的一种作业面定位控制方法。
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