一种磨削模拟方法与流程

技术特征：
1.一种磨削模拟方法，其特征在于，包括：生成骨骼三维模型和磨削器械三维模型；基于传感器反馈的磨削器械的动作信息，在虚拟场景下实时更新所述磨削器械三维模型的坐标位置变化；基于所述更新后得到的磨削器械三维模型的位置信息以及所述骨骼三维模型的数据点信息，得到所述磨削器械三维模型与各个数据点之间的位置关系；基于所述磨削器械三维模型与各个数据点的位置关系对各个数据点的目标位置进行修正；基于数据点的不同状态，对所述骨骼三维模型各个三角面片的状态进行修正；处理所有数据点，填充三角面片，得到所述更新后的骨骼三维模型。2.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述生成骨骼三维模型和磨削器械三维模型，包括：根据预先获取的骨骼ct图像，分割生成所述骨骼三维模型；根据所述磨削器械的机械结构构造所述磨削器械三维模型。3.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述骨骼三维模型表面由三角面片构成，三角面片的基本元素是数据点。4.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述基于所述更新后得到的磨削器械三维模型的位置信息以及所述骨骼三维模型的数据点信息，得到所述磨削器械三维模型与各个数据点之间的位置关系，包括：基于所述更新后的磨削器械三维模型的位置信息，确定所述磨削器械三维模型的中心以及尺寸参数；通过所述磨削器械三维模型的中心与所述骨骼三维模型数据点之间的距离判断所述磨削器械三维模型与所述骨骼三维模型的数据点之间的位置信息。5.根据权利要求4所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述磨削器械为球钻，所述磨削器械三维模型的尺寸参数为所述球钻的半径。6.根据权利要求4所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述通过所述磨削器械三维模型的中心与所述骨骼三维模型数据点之间的距离判断所述磨削器械三维模型与所述骨骼三维模型的数据点之间的位置信息，包括：若所述磨削器械三维模型与数据点之间的距离大于或等于半径，则确定数据点位于所述磨削器械外部；若所述磨削器械三维模型与数据点之间的距离小于半径，则确定数据点位于所述磨削器械内部。7.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述基于所述磨削器械三维模型与各个数据点的位置关系对各个数据点的目标位置进行修正，包括：针对位于所述磨削器械外部的数据点维持原状；将位于所述磨削器械内部的数据点按照所述磨削器械的运动方向以及距离做出相应的改变，同时记录维持运动方向的向量变化以及用于表征物体朝向的向量变化；利用所述骨骼三维模型数据检查改变后数据点的状态，即数据点的目标位置是否已经运动到了原始骨骼三维模型以外。
8.根据权利要求7所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述利用所述骨骼三维模型数据检查改变后数据点的状态，即数据点的目标位置是否已经运动到了原始骨骼三维模型以外，包括：通过将改变前的数据点沿表征物体朝向的向量的反方向移动微小距离，确保此时的数据点位于所述骨骼三维模型的内部；建立生成数据点与数据点目标位置之间的连线，检查所述连线与所述骨骼三维模型是否相交；如果不相交说明所述数据点的目标位置仍位于所述骨骼三维模型内部，则认为目标位置是合理的，不需要进行进一步修正操作；如果相交说明所述数据点的目标位置位于所述骨骼三维模型的外部，则需要利用交点以及交点所在的三角面片对目标位置进行修正。9.根据权利要求8所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述利用交点以及交点所在的三角面片对目标位置进行修正，包括：检查三角面片中的数据点与所述磨削器械三维模型的关系，确定在所述磨削器械内部数据点的个数；若三角面片的三个点均在所述磨削器械内部或均在所述磨削器械外部，则认为这三个点无法定位到合理的位置，标记为待删除；若有一个或者两个点位于所述磨削器械内部，则找到两条与所述磨削器械三维模型相交的两条边分别求出交点，取与所述骨骼三维模型交点较近的一点作为数据点的目标位置。10.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述基于数据点的不同状态，对所述骨骼三维模型各个三角面片的状态进行修正，包括：检查所有标记为待删除的数据点，建立数据点和由他们构成的三角面片的映射关系；逐个检查所述三角面片，根据被标记为待删除数据点的个数分别进行处理：如果构成三角面片的数据点全部被标记为待删除，则删除所述三角面片；如果有两个数据点被标记为待删除，则将这两个点记录为待填充的集合；如果仅有一个数据点标记为待删除，则记录两个有效的数据点为一条边，加入边集合。11.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，所述处理所有数据点，填充三角面片，得到所述更新后的骨骼三维模型，包括：对所有定义为待删除的数据点进行处理，遍历所述边集合，找到与之距离最近的点；将待删除的数据点与所述边集合内的数据点合并，并建立距离最近点与待删除数据点之间的对应关系；检查待填充的集合，确定里面的每个数据点位置信息不同；以待填充的集合为边界，填充三角面片，完成对所述骨骼三维模型状态的更新。12.根据权利要求1所述的一种磨削模拟方法，其特征在于，还包括：为避免因所述磨削器械的微小抖动产生无意义的计算而影响模拟的实时性，需要预先设置距离阈值，基于更新前和更新后的所述磨削器械三维模型的位置信息，计算所述磨削器械三维模型的移动距离，通过比较所述移动距离和所述预设距离阈值的大小来判断是否属于所述磨削器械的微小抖动：若所述移动距离大于所述预设距离阈值，则基于更新后的所述磨削器械三维模型的位
置信息，更新所述骨骼三维模型；若所述移动距离小于等于预设距离阈值，则确定当前动作属于无意义的微小抖动，不更新所述骨骼三维模型。

技术总结
本发明涉及医疗器械处理技术领域，具体指一种磨削模拟方法，该方法包括：生成骨骼三维模型和磨削器械三维模型；基于传感器反馈的磨削器械的动作信息，在虚拟场景下实时更新所述磨削器械三维模型的坐标位置变化；基于所述更新后得到的磨削器械三维模型的位置信息以及所述骨骼三维模型的数据点信息，得到所述磨削器械三维模型与各个数据点之间的位置关系；基于所述磨削器械三维模型与各个数据点的位置关系对各个数据点的目标位置进行修正；基于数据点的不同状态，对所述骨骼三维模型各个三角面片的状态进行修正；处理所有数据点，填充三角面片，得到所述更新后的骨骼三维模型。本发明提供的方法提高了磨削模拟的更新效率，保证了磨削模拟的实时性。了磨削模拟的实时性。了磨削模拟的实时性。


技术研发人员：翟方文 王景明 乔天
受保护的技术使用者：杭州键嘉医疗科技股份有限公司
技术研发日：2022.08.11
技术公布日：2022/12/12