[发明专利]C型臂系统旋转角度校准装置及C型臂系统校准方法

权利要求书

1.一种C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，包括运动转换组件、位移传感器、数据传输器和处理器；

所述运动转换组件设置为与C型臂相连，将C型臂的旋转运动转换为直线运动；所述位移传感器与所述运动转换组件相连，设置为采集所述运动转换组件的位移信号，并将所述位移信号传输给与所述位移传感器相连的所述数据传输器；所述处理器与所述数据传输器相连，设置为接收并分析所述数据传输器发送的位移信号。

2.根据权利要求1所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，所述运动转换组件包括：底座、凸轮、纵向齿条、传动齿轮组和横向齿条；

所述凸轮通过固定轴固定于所述底座上，所述固定轴位于所述凸轮的几何中心上，并垂直于所述底座，所述凸轮的几何中心设置为与C型臂的旋转中心重合；所述纵向齿条一端与所述凸轮的轮廓线接触，另一端连接有弹性件，所述弹性件设置为与C型臂一端的探测器垂直接触；所述横向齿条通过所述传动齿轮组与所述纵向齿条传动连接，所述横向齿条一端连接有所述位移传感器。

3.根据权利要求2所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，所述传动齿轮组包括两个齿轮，所述两个齿轮同轴设置，其中一个齿轮与所述纵向齿条相啮合，另一个齿轮与所述横向齿条相啮合。

4.根据权利要求3所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，与所述纵向齿条相啮合的齿轮的直径小于与所述横向齿条相啮合的齿轮的直径。

5.根据权利要求2所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，所述传动齿轮组的齿轮数多于两个，多个齿轮同轴设置，且直径互不相同，其中一个齿轮与所述纵向齿条相啮合，其余齿轮中的任一个与所述横向齿条相啮合。

6.根据权利要求5所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，与所述纵向齿条相啮合的齿轮的直径小于与所述横向齿条相啮合的齿轮的直径。

7.根据权利要求2所述的C型臂系统旋转角度校准装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

8.一种利用权利要求1所述的C型臂系统旋转角度校准装置对C型臂系统进行校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)处理器控制位移传感器置零，在C型臂校准旋转一周过程中，所述位移传感器采集并传输所述运动转换组件直线运动的位移信号至数据传输器；

2)根据接收到的所述数据传输器发送的位移信号，所述处理器计算得到与C型臂在每个时刻的旋转角度值对应的校准值，并将所述每个时刻的旋转角度值与对应的校准值组成标准值对；

3)在C型臂自由旋转过程中，当C型臂系统的控制器控制C型臂的目标角度值与所有标准值对中的旋转角度值均不匹配时，利用所述标准值对对所述目标角度值进行插值法修正。

9.一种利用权利要求2所述的C型臂系统旋转角度校准装置对C型臂系统进行校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)处理器控制位移传感器置零，并保持凸轮固定不动；在C型臂以恒定的角速度ω旋转一周过程中，位移传感器采集并输出横向齿条直线运动的位移信号至数据传输器，处理器记录数据传输器采集的位移信号f(t)，其中t为时间；

2)当凸轮的轮廓线满足：r＝r(θ)，其中r为极径，θ为C型臂在校准旋转过程中的旋转角度值，θ＝ωt，θ∈[0,360]，传动齿轮组的放大倍数为α时；处理器计算得到与每个时刻的旋转角度值对应的校准值将每个时刻的旋转角度值θ与对应的校准值Θ组成标准值对(Θ，θ)；

3)在C型臂自由旋转过程中，当C型臂系统的控制器判定目标角度值与所有标准值对中的旋转角度值均不匹配时，在标准值对中选取最接近目标角度值的两个旋转角度值θ1和θ2分别对应的校准值Θ1和Θ2，利用选取的两个校准值Θ1和Θ2对目标角度值进行插值法修正，得到差值结果，所述差值结果为所述目标角度值对应的修正后的角度。

10.根据权利要求8或9所述的对C型臂系统进行校准的方法，其特征在于，所述插值法为线性插值法。