DE102005026654A1 - Device for contactless measurement of body geometry, spatial position, orientation measures marker position relative to pattern(s) on body with optical navigation system, measures body position/orientation in space using marker position - Google Patents

Device for contactless measurement of body geometry, spatial position, orientation measures marker position relative to pattern(s) on body with optical navigation system, measures body position/orientation in space using marker position Download PDF

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Abstract

The device has an optical navigation system (5), whereby the body (1) is provided with at least three active or passive markers (2). One or more accurately defined patterns (8) is/are applied to the entire or part of the surface of the body and the position of the markers relative to the pattern(s) is measured using the optical navigation system then the position and orientation of the body in space can then be measured using the marker position. An independent claim is also included for a process with an inventive device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Vermessung der Geometrie, der Raumposition und der Raumorientierung von sich beliebig im Raum befindlichen Körpern mit einem geeigneten optischen Navigationssystem.The The invention relates to a device and a method for non-contact Measurement of geometry, spatial position and spatial orientation of arbitrarily in space bodies with a suitable optical navigation system.

Die Körper können starr sein oder aus einer geeigneten Kombination von starren und plastisch verformbaren Komponenten bestehen. Solche Körper sind beispielsweise Werkzeuge oder Werkstücke mit optional austauschbaren oder verstellbaren Einsätzen samt Spitzen. Eine Spitze kann beispielsweise ein Skalpell, ein mechanischer Marker oder ein Schraubendreher sein.The body can be rigid or made of a suitable combination of rigid and consist of plastically deformable components. Such bodies are For example, tools or workpieces with optional interchangeable or adjustable inserts with lace. For example, a tip can be a scalpel be a mechanical marker or a screwdriver.

Gängige Vorrichtungen setzen in der medizinischen Operationstechnik Werkzeuge ein, deren Raumposition und/oder Raumorientierung mittels optischer Navigationssysteme in Echtzeit ermittelt werden. Beispiele solcher Verfahren sind in den Patentschriften US 5792147 oder US 6061644 beschrieben. Auch in der Fertigungstechnik und der Qualitätssicherung werden solche Verfahren bei der Vermessung von Einzelteilen und Baugruppen eingesetzt. Die Werkzeuge sind mit Navigationshilfen wie beispielsweise einem Schild mit definiertem, passivem Muster oder drei retro-reflektierenden Kugeln ausgestattet, deren Lagen bezüglich des Werkzeugs ausreichend präzise bekannt sind. Damit wird beispielsweise die Raumposition der Werkzeugspitze mittels der vom Navigationssystem erfassten Kugelpositionen bestimmt. Die Geometrie der Werkzeuge muss dabei vor der praktischen Verwendung bezüglich der Kugeln ausreichend exakt bekannt sein. Dies gilt insbesondere für Werkzeuge mit austauschbaren oder verstellbaren Einsätzen, welche beispielsweise mit Spitzen oder Skalpellen versehen sind. Dabei wird typischerweise das Werkzeug mit einer Kalibriervorrichtung in geeigneter Weise mechanisch in Kontakt gebracht und mit dem optischen Navigationssystem ausgemessen. Die Position und Lage der Kalibriervorrichtung selber wird mittels Markern vermessen, deren Positionen in der Kalibriervorrichtung ausreichend exakt bekannt sind. Wird das Werkzeug ohne vorgängige Kalibration eingesetzt, ergeben sich die erreichbaren Genauigkeiten der Raumlagen und Raumpositionen unter anderem aus der Toleranz der Werkzeugfertigung. Zusätzlich besteht immer die Möglichkeit, dass versehentlich deformierte Werkzeuge eingesetzt werden.Common devices use in medical surgical technique tools whose spatial position and / or spatial orientation are determined by means of optical navigation systems in real time. Examples of such methods are in the patents US 5792147 or US 6061644 described. Also in manufacturing technology and quality assurance, such methods are used in the measurement of individual parts and assemblies. The tools are equipped with navigation aids such as a defined passive pattern shield or three retro-reflective spheres whose positions are sufficiently precisely known with respect to the tool. Thus, for example, the spatial position of the tool tip is determined by means of the ball positions detected by the navigation system. The geometry of the tools must be sufficiently accurately known before the practical use of the balls. This is especially true for tools with interchangeable or adjustable inserts, which are provided for example with tips or scalpels. Typically, the tool is mechanically brought into contact with a calibration device in a suitable manner and measured with the optical navigation system. The position and position of the calibration device itself is measured by markers whose positions in the calibration device are known with sufficient accuracy. If the tool is used without previous calibration, the achievable accuracies of the spatial positions and spatial positions result, among other things, from the tolerance of the tool production. In addition, there is always the possibility that accidentally deformed tools are used.

In der Medizinaltechnik werden gewisse Typen von Implantaten (Werkstücke) iterativ vor Ort so lange der entsprechenden Anatomie angepasst, bis die erreichte Form als ausreichend beurteilt wird. Gegebenenfalls kann die Form mit Hilfsmitteln, wie Messtastern, überprüft werden.In In medical technology, certain types of implants (workpieces) become iterative site adapted as long as the appropriate anatomy until the achieved form is considered sufficient. If necessary, can the form can be checked with tools, such as touch probes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass der Messvorgang zur Ermittlung der Geometrien, räumlichen Position und Orientierung von Körpern mittels optischen Navigationssystems wesentlich vereinfacht wird.Of the Invention is the object of a device of the initially so-called type in such a way that the measuring process for determining of geometries, spatial Position and orientation of bodies is significantly simplified by optical navigation system.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche des Körpers ein oder mehrere bezüglich der Körpergeometrie ausreichend exakt definierte Muster angebracht sind und dass mit dem einen optischen Navigationssystem sowohl zuerst die Lage der aktiven oder passiven Marker bezüglich des oder der Muster auf dem Körper als auch danach mittels der Marker mit jetzt bekannter Lage die Position und Orientierung des Körpers im Raum messbar ist, wobei die exakte räumliche Lage der Marker bezüglich des Körpers vorgängig nicht bekannt sein muss.This is characterized according to the invention Achieved that on the entire surface or part of the surface of the body one or more re the body geometry sufficiently accurately defined patterns are attached and that with the one optical navigation system both the location of the first active or passive marker of the pattern (s) on the body and then by means of markers with now known position the Position and orientation of the body is measurable in space, whereby the exact spatial position of the markers with respect to the body previously does not need to be known.

Das eine optische Navigationssystem führt also sowohl zunächst den Kalibriervorgang durch die Bestimmung der Körpergeometrien bezüglich der Marker durch, als auch anschließend die Vermessung der Position und Orientierung des Körpers im Raum mit Hilfe der zuvor ermittelten Markerpositionen. Auf eine besondere Kalibriervorrichtung kann somit verzichtet werden, und es wird gleichzeitig eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der Raumlage und Raumposition des Körpers erreicht. Die Bestimmung kann auch während des Gebrauchs oder Einsatzes des Körpers, z.B. als Werkzeug, fortlaufend wiederholt werden, so dass der Gebrauch des Körpers immer wieder angepasst und eine hohe Präzision erreicht werden kann. Das optische Navigationssystem beinhaltet zur Erfüllung dieser Aufgaben entsprechend optimierte Algorithmen.The An optical navigation system thus leads both the first Calibration process by determining the body geometries with respect to the markers through, as well as afterwards the measurement of the position and orientation of the body in space with the help of the previously determined marker positions. On a special Calibration can thus be dispensed with, and it is at the same time a higher one Accuracy in determining the spatial position and spatial position of the body reached. The determination may also be during use or use of the body, e.g. as a tool, be repeated continuously, so that the use of the body repeatedly adapted and high precision can be achieved. The optical navigation system includes to fulfill this Tasks corresponding to optimized algorithms.

Das oder die Muster am Körper können aus einer Kombination aus Linien, Kreisen, Ellipsen, Dreiecken oder Rechtecken aus geeigneten Materialien bestehen. Sie können dem jeweiligen Zweck entsprechend optimal ausgewählt werden und können auch aktive oder passive räumlich ausgedehnte Bereiche oder Kombinationen davon am Körper sein.The or the patterns on the body can from a combination of lines, circles, ellipses, triangles or Rectangles are made of suitable materials. You can do that each purpose can be optimally selected and can active or passive spatially be extensive areas or combinations thereof on the body.

Das optische Navigationssystem ist mit bevorzugt drei Flächenkameras ausgestattet. Durch die Anordnung und die optischen Eigenschaften der Kameras lässt sich das Arbeitsvolumen des Navigationssystems bestimmen.The Optical navigation system is preferred with three area cameras fitted. Due to the arrangement and the optical properties leaves the cameras determine the working volume of the navigation system.

Der Körper kann optional mit austauschbaren und/oder verstellbaren Einsätzen mit ihrerseits geeigneten Kombinationen von Mustern auf der Oberfläche und aktiven oder passiven Markern ausgerüstet sein, so dass die Geometrie des Körpers mit optionalen Einsätzen samt Spitzen bezüglich aller Marker bekannt ist.The body may optionally feature interchangeable and / or adjustable inserts with their appropriate combinations of patterns on the surface and active or passive markers be prepared so that the geometry of the body with optional inserts and tips is known with respect to all markers.

Es ist von Vorteil, wenn die ganze Oberfläche oder zumindest Teile der Oberfläche der Muster und/oder der Marker mit einer schmutzabweisenden Schutzschicht versehen sind. Dadurch werden Messresultate weniger durch Verschmutzungen, wie beispielsweise Blutspritzer oder verunreinigte Luft, beeinträchtigt.It is beneficial if the whole surface or at least parts of the surface the pattern and / or the marker with a dirt-repellent protective layer are provided. As a result, measurement results are less due to contamination, such as blood spatter or contaminated air, impaired.

Auch nach einer plastischen Verformung eines Teilbereichs des Körpers kann dessen Form mit Hilfe der Muster und Marker bestimmt werden, und zwar sowohl wenn die Verformung vor als auch wenn sie während des praktischen Einsatzes des Körpers stattfindet.Also after a plastic deformation of a portion of the body can whose shape is determined by means of the patterns and markers, namely both when the deformation before and when during the practical use of the body takes place.

Die geometrische Form des Körpers und des optional austauschbaren oder verstellbaren Einsatzes samt Spitze kann anhand der Muster und Marker mit dem optischen Navigationssystem periodisch während des Gebrauchs überprüft wird.The geometric shape of the body and the optionally interchangeable or adjustable insert together with Peak can be determined by the patterns and markers with the optical navigation system periodically during of use is checked.

Der gesamte Körper, die Einsätze oder Teile davon, wie beispielsweise das Muster und/oder der Träger mit den Markern können bei Bedarf für einen einmaligen Gebrauch ausgelegt, also Einwegteile sein. Dies kann bei bestimmten Anwendungen z.B. aus hygienischen Gründen angezeigt sein.Of the entire body, the inserts or parts thereof, such as the pattern and / or the carrier with the markers can if necessary for designed a single use, so be disposable parts. This may in certain applications e.g. indicated for hygienic reasons be.

Der Körper oder Teile davon samt optional austauschbarem oder verstellbarem Einsatz können in Spritzgusstechnik oder plastisch formgebenden Techniken aus geeigneten Materialen oder einer Kombination von verschiedenen Materialien hergestellt werden.Of the body or parts thereof including optionally interchangeable or adjustable Can use in Injection molding or plastic forming techniques from suitable Materials or a combination of different materials getting produced.

Die Erkennung des Körpertyps kann durch die Auswertung der aufgebrachten Muster und/oder einer auf dem Körper angebrachte Identifikation erfolgen.The Detection of the body type can by the evaluation of the applied pattern and / or a on the body attached identification.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der anhängenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the attached drawings explained in more detail; it demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Anwendungsbeispiels der Erfindung, 1 a schematic representation of a first application example of the invention,

2 eine schematische Darstellung eines zweiten Anwendungsbeispiels der Erfindung, 2 a schematic representation of a second application example of the invention,

3 bis 5 schematische Darstellungen möglicher Muster auf einem Körper bzw. Werkstück oder Implantat und 3 to 5 schematic representations of possible patterns on a body or workpiece or implant and

6 eine schematische Darstellung einer möglichen Körperidentifikation. 6 a schematic representation of a possible body identification.

Gemäß 1 besteht ein hinsichtlich seiner geometrischen Parameter zu bestimmendes Werkstück aus einem zylindrischen Körper 1, der mit einem austauschbaren und verstellbaren Einsatz 3 ausgestattet ist, welcher an seinem einen Ende in eine Spitze 4 übergeht, die ebenfalls austauschbar sein kann. Der Körper 1 und der Einsatz 3 sind mit einer Kombination von geeigneten Mustern 8 auf ihrer Oberfläche sowie von aktiven oder passiven Markern 2 ausgestattet. Aktive Marker sind Licht emittierende Gebiete. Dies können Leuchtdioden oder ausgedehnte, abgegrenzte Bereiche sein. Passive Marker sind beispielsweise retro-reflektierende Kugeln. In der dargestellten Ausführungsform ist der Körper 1 mit drei Kugeln 2 als Marker 2 bestückt, die mit Hilfe eines Trägers 7 am Körper 1 angebracht und im Raum unterschiedlich ausgerichtet sind. Die Kugeln 2 befinden sich dazu an den einen Enden unterschiedlich ausgerichteter Stiele, deren andere Enden am Träger 7 befestigt sind. Eine weitere Kugel 2 befindet sich als Marker 2 am der Spitze 4 entgegengesetzten Ende des Einsatzes 3. Die Muster 8 auf den Oberflächen des Körpers 1 und des Einsatzes 3 bestehen nach 1 aus einer Kombination von geraden Linien und Kreislinien unterschiedlicher Stärke in unterschiedlichen Abständen. Allgemein können diese Muster 8 aus einer geeigneten Kombination von Linien endlicher Breite, Kreisen, Ellipsen, Drei- oder Rechtecken bestehen; sie weisen einen hohen Lichtkontrast auf, damit die von einem bildgebenden System erfassten Informationen ausreichend genau ausgewertet werden können. Die Muster 8 können passiv oder selbstleuchtend sein. Die Geometrie eines Körpers 1 samt Einsatz 3 wird durch die Muster 8 für das Vermessen ausreichend exakt definiert. Wesentliche Elemente der Körpergeometrie sind beispielsweise der Durchmesser, ausgezeichnete Körperachsen sowie ausgezeichnete Positionen der austauschbaren Einsätze 3 samt Spitzen 4. Die exakte räumliche Lage der Marker 2 bezüglich des Körpers 1 muss dabei vorgängig nicht bekannt sein. Am Körper 1 ist außerdem eine Identifikation 13 vorgesehen, die das Erkennen eines bestimmten Körpers 1 bzw. Werkstücks erlaubt. In 6 ist ein mögliches Beispiel einer solchen Identifikation 13 wiedergegeben.According to 1 There is a workpiece to be determined in terms of its geometric parameters of a cylindrical body 1 that with a replaceable and adjustable insert 3 equipped, which at one end into a point 4 passes, which can also be exchangeable. The body 1 and the use 3 are with a combination of suitable patterns 8th on their surface as well as active or passive markers 2 fitted. Active markers are light emitting areas. These may be light-emitting diodes or extended, delimited areas. Passive markers are, for example, retro-reflective spheres. In the illustrated embodiment, the body is 1 with three balls 2 as a marker 2 equipped with the help of a carrier 7 on the body 1 attached and aligned in space differently. The balls 2 are located at one end of differently oriented stems, whose other ends on the carrier 7 are attached. Another ball 2 is located as a marker 2 at the top 4 opposite end of the insert 3 , The sample 8th on the surfaces of the body 1 and the use 3 persist 1 from a combination of straight lines and circles of different thickness at different distances. Generally, these patterns can 8th consist of a suitable combination of lines of finite width, circles, ellipses, triangles or rectangles; they have a high light contrast so that the information captured by an imaging system can be evaluated with sufficient accuracy. The sample 8th can be passive or self-luminous. The geometry of a body 1 including use 3 gets through the patterns 8th sufficiently accurately defined for the measurement. Essential elements of the body geometry are, for example, the diameter, excellent body axes and excellent positions of the exchangeable inserts 3 with lace 4 , The exact spatial position of the markers 2 concerning the body 1 must not be known in advance. On the body 1 is also an identification 13 provided the recognition of a particular body 1 or workpiece allowed. In 6 is a possible example of such identification 13 played.

Das optische Navigationssystem 5 der Vorrichtung ist mit drei Flächenkameras 6 ausgestattet. Mit dem optischen Navigationssystem 5 wird zuerst die Lage der aktiven oder passiven Marker 2 bezüglich des Musters 8 auf dem Körper 1 samt Einsatz 3 kalibriert. Damit sind alle wesentlichen geometrischen Elemente des Körpers 1 bezüglich der Marker 2 ausreichend bekannt. Mit Kenntnis der so bestimmten Markerlagen wird dann die Position und Orientierung des Körpers 1 im Raum mit demselben Navigationssystem 5 gemessen. Auf eine besondere Kalibriervorrichtung kann also verzichtet werden. Zur Erfüllung seiner Aufgabe beinhaltet das Navigationssystem 5 entsprechend optimierte Algorithmen. Das Navigationssystem 5 kann auch mehrere Körper 1 vermessen, die sich in seinem Messvolumen oder Arbeitsvolumen befinden. Das Arbeitsvolumen des Navigationssystems 5 wird durch die Anordnung und die optischen Eigenschaften der Kameras 6 bestimmt.The optical navigation system 5 The device comes with three area cameras 6 fitted. With the optical navigation system 5 First, the location of the active or passive markers 2 concerning the pattern 8th on the body 1 including use 3 calibrated. These are all essential geometric elements of the body 1 concerning the markers 2 sufficiently known. With knowledge of the thus determined marker layers then the position and orientation of the body 1 in the room with the same navigation system 5 measured. On a special calib riervorrichtung can therefore be dispensed with. To fulfill its task includes the navigation system 5 correspondingly optimized algorithms. The navigation system 5 can also have multiple bodies 1 measured, which are in his measuring volume or working volume. The working volume of the navigation system 5 is due to the arrangement and the optical properties of the cameras 6 certainly.

Da die Markerpositionen bezüglich der Körpergeometrie vom Navigationssystem 5 mittels der Muster 8 auf dem Körper 1 selbst ermittelt respektive überprüft wird, kann die erforderliche Toleranz der Markerpositionen bei der Fertigung von Körpern 1, Körperteilen oder Einsätzen 3 reduziert werden. Die Marker 2 können direkt in die Körper 1 und austauschbaren Einsätze 3 integriert oder, wie dargestellt, auf einem Träger 7 montiert sein, der mittels geeigneter Vorrichtung mit dem Körper 1 austauschbar verbunden ist. Die exakte räumliche Lage der Marker 2 bezüglich des Körpers 1 muss vorgängig nicht bekannt sein.Because the marker positions with respect to the body geometry of the navigation system 5 by means of the patterns 8th on the body 1 self-determined or verified, the required tolerance of the marker positions in the manufacture of bodies 1 , Body parts or inserts 3 be reduced. The markers 2 can be right in the body 1 and exchangeable inserts 3 integrated or, as shown, on a support 7 be mounted, by means of suitable device with the body 1 is connected interchangeably. The exact spatial position of the markers 2 concerning the body 1 must not be known in advance.

Auf eine Kalibriervorrichtung kann vorteilhafterweise verzichtet werden, weil der Körper 1 bzw. ein Werkzeug 1 und der Einsatz 3 samt fester oder austauschbarer Spitze 4 bestimmte Eigenschaften bezüglich Muster 8 und Marker 2 besitzt. So wird die genaue Lage eines verstellbaren, mit Muster 8 und Marker 2 versehenen, ausreichend präzise definierten Einsatzes 3 mit Spitze 4 bezüglich der Muster 8 und Marker 2 auf dem Körper 1 oder Werkzeug 1 zu Beginn des Gebrauchs bereits durch das Navigationssystem 5 kalibriert. Der Einsatz 3 mit Spitze 4 kann auch während der Verwendung relativ zum Körper 1 oder Werkzeug 1 nach Bedarf verstellt oder neu eingestellt werden, da die wesentlichen Elemente der Geometrien von Werkzeug 1 und Einsatz 3 samt Spitze 4 immer bezüglich der vom Navigationssystem 5 gemessenen Marker 2 bekannt sind.On a calibration can advantageously be dispensed with, because the body 1 or a tool 1 and the use 3 including solid or exchangeable tip 4 certain characteristics regarding patterns 8th and markers 2 has. So, the exact location of an adjustable, with pattern 8th and markers 2 provided, sufficiently precisely defined use 3 with lace 4 regarding the pattern 8th and markers 2 on the body 1 or tool 1 at the beginning of use already by the navigation system 5 calibrated. The use 3 with lace 4 can also be relative to the body during use 1 or tool 1 adjusted or readjusted as required, since the essential elements of the geometries of tool 1 and use 3 velvet lace 4 always regarding the navigation system 5 measured markers 2 are known.

Oft ist es von Vorteil, die Geometrie von plastisch verformbaren Körpern 1 oder optionalen Einsätzen 3 den einzelnen Arbeitsschritten anzupassen. Dabei wird die Änderung des definierten Musters 8 auf der Oberfläche als Basis für die Änderung der Körpergeometrie verwendet. Der Körper 1 kann beispielsweise ein Werkzeug mit austauschbarem Einsatz 3 sein, der bedarfsweise in einem definierten Bereich 9 zu Beginn plastisch verformt (siehe 2) und dann mit dem Navigationssystem 5 ausgemessen wird. Der Körper 1 kann ein Implantat 10 (siehe 3) oder sonst ein Werkstück sein. Dieser Körper 1, welcher mit Muster 8 und beispielsweise mit Löchern 11 für Befestigungsschrauben versehen ist, wird solange verformt und vom Navigationssystem 5 ausgemessen, bis die schliesslich erreichte Form den vorher ermittelten Vorgaben entspricht.Often it is beneficial to the geometry of plastically deformable bodies 1 or optional inserts 3 to adapt to the individual work steps. This will be the change of the defined pattern 8th used on the surface as the basis for the change of body geometry. The body 1 for example, a tool with exchangeable use 3 be, if necessary, in a defined area 9 plastically deformed at the beginning (see 2 ) and then with the navigation system 5 is measured. The body 1 can be an implant 10 (please refer 3 ) or otherwise be a workpiece. This body 1 , which with pattern 8th and for example with holes 11 is provided for fixing screws, as long as deformed and from the navigation system 5 measured until the finally achieved form corresponds to the previously determined specifications.

Die Körper 1, Körperteile oder austauschbaren Einsätze 3 können für den einmaligen Gebrauch aus geeigneten Materialien mit Fertigungsmethoden, wie beispielsweise Spritzguss, kostengünstig hergestellt werden. Damit kann die gesamte Logistik der Körper 1 oder Einsätze 3 vereinfacht werden.The body 1 , Body parts or replaceable inserts 3 can be produced inexpensively for one-off use of suitable materials using manufacturing methods such as injection molding. This allows the entire logistics of the body 1 or inserts 3 be simplified.

Die Verschmutzung der Muster 8 und der Marker 2 kann reduziert werden, indem die Oberflächen mit schmutzabweisenden Schichten versehen werden. Eine solche Schicht kann Epilame sein, welches seit vielen Jahren in der Uhrenindustrie verwendet wird. Damit werden beispielsweise die Messresultate bei einer Überprüfung der Körpergeometrien weniger durch Verschmutzung, wie beispielsweise Blutspritzer oder verunreinigte Luft, beeinträchtigt.The pollution of the pattern 8th and the marker 2 can be reduced by providing the surfaces with dirt-repellent layers. Such a layer may be Epilame, which has been used in the watch industry for many years. Thus, for example, the measurement results in a review of the body geometries are less affected by pollution, such as blood spatter or contaminated air.

Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird also dadurch gelöst, dass ein Teil oder die gesamte Oberfläche eines Körpers 1 mit Mustern 8 bedeckt ist; diese Muster 8 müssen dabei bezüglich Material und Form geeignet sein.The part of the object relating to the device is thus achieved by virtue of a part or the entire surface of a body 1 with patterns 8th is covered; these patterns 8th must be suitable in terms of material and shape.

Ein solches Muster 8 besteht vorzugsweise aus einer geeigneten Kombination aus reflektierenden, nicht reflektierenden, fluoreszierenden, phosphoreszierenden oder selbstleuchtenden Materialien. Lage und Form des Musters 8 auf dem Körper 1 und dem optionalen austauschbaren oder verstellbaren Einsatz 3 werden bei der Herstellung definiert. Passive Muster 8 müssen mit Licht angeblitzt oder beleuchtet werden. Die von den Kameras 6 des Navigationssystems 5 erfassten Muster 8 müssen kontrastreiche Grauwertbilder sein.Such a pattern 8th preferably consists of a suitable combination of reflective, non-reflective, fluorescent, phosphorescent or self-luminescent materials. Location and shape of the pattern 8th on the body 1 and the optional replaceable or adjustable insert 3 are defined during manufacture. Passive pattern 8th must be flashed or illuminated with light. The ones from the cameras 6 of the navigation system 5 recorded pattern 8th must be high-contrast grayscale images.

Das Muster 8 ist eine geeignete Kombination von Linien unterschiedlicher Breite, Kreise, Ellipsen, Dreiecke, Rechtecke. Teile des Musters 8 können zur effizienten Zuordnung des Musters 8 zur Körpergeometrie 12 oder als Identifikation 13 der Körper 1 einschliesslich der optionalen Einsätze 3 dienen. Das Muster 8 kann den gesamten Körper 1 oder einen Teil davon bedecken. Beispiele dafür sind in den 1, 2, 3 und 4 dargestellt, wobei die 3 mögliche Muster 8 für einen Körper 1 mit mehreren plastisch verformbaren Bereichen, z.B. ein Implantat 10, zeigt. Dies gilt auch für die auswechselbaren oder verstellbaren Einsätze 3 samt Spitzen 4. Dabei muss die Lage des Musters 8 auf dem Körper 1 bekannt sein, so dass mit der Kenntnis des Musters 8 eindeutig die wesentlichen Elemente der Körpergeometrie 12 bestimmt werden können.The pattern 8th is a suitable combination of lines of different widths, circles, ellipses, triangles, rectangles. Parts of the pattern 8th can be used for efficient assignment of the pattern 8th to body geometry 12 or as identification 13 the body 1 including the optional inserts 3 serve. The pattern 8th can the entire body 1 or cover part of it. Examples are in the 1 . 2 . 3 and 4 shown, wherein the 3 possible patterns 8th for a body 1 with several plastically deformable areas, eg an implant 10 , shows. This also applies to the exchangeable or adjustable inserts 3 with lace 4 , It must be the location of the pattern 8th on the body 1 be known, so with the knowledge of the pattern 8th clearly the essential elements of body geometry 12 can be determined.

Das Muster 8 weist bevorzugt Linien endlicher Breite auf, wie es beispielsweise in der 1 dargestellt ist. Die Bilder der Linien auf den Kamerasensoren sollen typischerweise vier bis zehn Pixel breit sein, damit das Muster 8 und damit die wesentlichen Elemente der Körpergeometrien 12 ausreichend genau bestimmt werden können. Sind die Fokuslängen der Kameras 6 fix und variiert der Abstand zwischen dem Körper 1 und dem Navigationssystem 5 stark, besteht das Muster 8 bevorzugt aus Linien verschiedener Breite. Die breiten Linien des Musters 8 werden somit vor allem bei grossen Distanzen zwischen dem Körper 1 und dem Navigationssystem 5 verwendet. Die dünnen Linien des Musters 8 werden vor allem bei kleinen Distanzen verwendet.The pattern 8th preferably has lines of finite width, as for example in the 1 is shown. The images of the lines on the camera sensors should typically be four to ten pixels wide, hence the pattern 8th and thus the essential elements of body geometry 12 can be determined with sufficient accuracy. Are the focal lengths of the cameras 6 fixes and varies the distance between the body 1 and the navigation system 5 strong, the pattern exists 8th preferably from lines of different widths. The wide lines of the pattern 8th thus become especially at great distances between the body 1 and the navigation system 5 used. The thin lines of the pattern 8th are mainly used at small distances.

Der dem Verfahren zugrunde liegende Teil der Aufgabe wird gelöst durch die Erfassung der Positionen der Marker 2 und der Muster 8 auf Körper – und Einsatzoberflächen mittels des Navigationssystems 5. Das Verfahren wird durch die Kombination der geeigneten Muster 8 mit geeigneten Algorithmen des Navigationssystems 5 wesentlich vereinfacht. Die räumlichen Positionen der Marker 2 bezüglich der Muster 8 auf dem Körper 1 und auf dem optionalen Einsatz 3 samt Spitze 4 werden mit dem Navigationssystem 5 kalibriert. Das Ergebnis der Kalibration kann verbessert werden, indem mit dem Körper 1 bzw. Werkzeug geeignete Bewegungsabläufe, wie Rotationen in geeigneten Abständen bezüglich des Navigationssystems 5 durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere für die Detailerfassung bei der Körperspitze 4. Die Kalibration kann jederzeit wiederholt werden. Damit kann die Geometrie 12 des Körpers 1 oder der Spitze 4 auf unbeabsichtigte Deformationen hin überprüft werden. Nach der durchgeführten Kalibration wird die Position und Orientierung des Körpers 1 im Raum aufgrund der Marker 2 selbst vom gleichen Navigationssystem 5 gemessen. Befinden sich gleichzeitig mehrere Körper 1 im Messvolumen des Navigationssystems 5, dann muss sich die geometrische Anordnung der Marker 2 jedes Körpers 1 von derjenigen der anderen ausreichend unterscheiden.The part of the object on which the method is based is achieved by detecting the positions of the markers 2 and the pattern 8th on body and insert surfaces by means of the navigation system 5 , The procedure is characterized by the combination of suitable patterns 8th with suitable algorithms of the navigation system 5 considerably simplified. The spatial positions of the markers 2 regarding the pattern 8th on the body 1 and on the optional insert 3 velvet lace 4 be with the navigation system 5 calibrated. The result of the calibration can be improved by using the body 1 or tool suitable movements, such as rotations at appropriate intervals with respect to the navigation system 5 be performed. This applies in particular to the detail recording at the body tip 4 , The calibration can be repeated at any time. This allows the geometry 12 of the body 1 or the top 4 be checked for unintentional deformations out. After the calibration is carried out, the position and orientation of the body 1 in the room due to the marker 2 even from the same navigation system 5 measured. Are there several bodies at the same time? 1 in the measuring volume of the navigation system 5 , then the geometric arrangement of the markers 2 every body 1 sufficiently different from that of the others.

11
Körperbody
22
Markermarker
33
Einsatzcommitment
44
Spitzetop
55
Navigationssystemnavigation system
66
Kameracamera
77
Trägercarrier
88th
Mustertemplate
99
plastisch verformbarer Bereichplastic deformable area
1010
Implantatimplant
1111
Löcherholes
1212
Körpergeometriebody geometry
1313
IdentifikationID

Claims (11)

Vorrichtung zur berührungslosen Vermessung der Geometrie, Raumposition und Raumorientierung eines Körpers mit einem optischen Navigationssystem, wobei der Körper mit mindestens drei aktiven oder passiven Markern ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der gesamten Oberfläche oder einem Teil der Oberfläche des Körpers (1) ein oder mehrere bezüglich der Körpergeometrie (12) ausreichend exakt definierte Muster (8) angebracht ist oder sind und dass mit dem einen optischen Navigationssystem (5) sowohl zuerst die Lage der aktiven oder passiven Marker (2) bezüglich des oder der Muster (8) auf dem Körper (1) als auch danach mittels der Marker (2) mit jetzt bekannter Lage die Position und Orientierung des Körpers (1) im Raum messbar ist, wobei die exakte räumliche Lage der Marker (2) bezüglich des Körpers (1) vorgängig nicht bekannt sein muss.Device for the contactless measurement of the geometry, spatial position and spatial orientation of a body with an optical navigation system, the body being equipped with at least three active or passive markers, characterized in that on the entire surface or part of the surface of the body ( 1 ) one or more with respect to the body geometry ( 12 ) sufficiently well-defined patterns ( 8th ) is or are and that with the one optical navigation system ( 5 ) First, the position of the active or passive marker ( 2 ) with regard to the pattern (s) ( 8th ) on the body ( 1 ) and afterwards by means of the markers ( 2 ) with now known position the position and orientation of the body ( 1 ) is measurable in space, whereby the exact spatial position of the markers ( 2 ) with respect to the body ( 1 ) must not be known in advance. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Muster (8) aus einer Kombination aus Linien, Kreisen, Ellipsen, Dreiecken oder Rechtecken aus geeigneten Materialien besteht.Device according to claim 1, characterized in that the pattern (s) ( 8th ) consists of a combination of lines, circles, ellipses, triangles or rectangles of suitable materials. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Muster (8) aktive oder passive räumlich ausgedehnte Bereiche oder Kombinationen davon sind.Device according to claim 1, characterized in that the pattern (s) ( 8th ) are active or passive spatially extended regions or combinations thereof. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Navigationssystem (5) mit drei Flächenkameras (6) ausgestattet ist.Device according to claim 1, characterized in that the optical navigation system ( 5 ) with three surface cameras ( 6 ) Is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) optional mit austauschbaren und/oder verstellbaren Einsätzen (3) mit geeigneten Kombinationen von Mustern (8) auf der Oberfläche und aktiven oder passiven Markern (2) ausgerüstet ist, sodass die Geometrie des Körpers (1) mit optionalen Einsätzen (3) samt Spitzen (4) bezüglich aller Marker (2) bekannt ist.Device according to claim 1, characterized in that the body ( 1 ) optionally with exchangeable and / or adjustable inserts ( 3 ) with suitable combinations of patterns ( 8th ) on the surface and active or passive markers ( 2 ), so that the geometry of the body ( 1 ) with optional inserts ( 3 ) with lace ( 4 ) with respect to all markers ( 2 ) is known. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze oder Teile der Oberfläche der Muster (89 und/oder der Marker (2) mit einer schmutzabweisenden Schutzschicht versehen sind.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that all or part of the surface of the pattern ( 8th 9 and / or the marker ( 2 ) are provided with a dirt-repellent protective layer. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Körpers (1) nach einer plastischen Verformung eines Teilbereichs des Körpers (1) mittels der Muster (8) und Marker (2) bestimmt wird, indem die Verformung vor oder während des praktischen Einsatzes stattfindet.Method with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shape of the body ( 1 ) after a plastic deformation of a portion of the body ( 1 ) by means of the patterns ( 8th ) and markers ( 2 ) is determined by the deformation takes place before or during the practical use. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form des Körpers (1) und des optional austauschbaren oder verstellbaren Einsatzes (3) samt Spitze (4) anhand der Muster (8) und Marker (2) mit dem optischen Navigationssystem (5) periodisch während des Gebrauchs überprüft wird.Method with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the geometric shape of the body ( 1 ) and the optional interchangeable or adjustable insert ( 3 ) with lace ( 4 ) based on the patterns ( 8th ) and markers ( 2 ) with the optical navigation system ( 5 ) is checked periodically during use. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Körper (1), die Einsätze (3) oder Teile davon wie beispielsweise das Muster (8) und/oder der Träger (7) mit den Markern (2) für einen einmaligen Gebrauch verwendet werden.Method with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the entire body ( 1 ), the inserts ( 3 ) or parts thereof, such as the pattern ( 8th ) and / or the carrier ( 7 ) with the markers ( 2 ) for a single use. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) oder Teile davon samt optional austauschbarem oder verstellbarem Einsatz (3) in Spritzgusstechnik oder plastisch formgebenden Techniken aus geeigneten Materialen oder einer Kombination von verschiedenen Materialien hergestellt werden.Method with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the body ( 1 ) or parts thereof, including optionally exchangeable or adjustable insert ( 3 ) are made by injection molding or plastic molding techniques from suitable materials or a combination of different materials. Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung des Körpertyps durch die Auswertung der aufgebrachten Muster (8) und/oder einer auf dem Körper (1) angebrachten Identifikation (13) erfolgt.Method with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recognition of the body type by the evaluation of the applied pattern ( 8th ) and / or one on the body ( 1 ) attached identification ( 13 ) he follows.
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DE112006001514T DE112006001514A5 (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device and method for the contactless determination and measurement of a spatial position and / or a spatial orientation of bodies, methods for calibrating and testing in particular medical tools as well as patterns or structures on, in particular, medical tools
US11/921,779 US8320612B2 (en) 2005-06-09 2006-06-08 System and method for the contactless determination and measurement of a spatial position and/or a spatial orientation of bodies, method for the calibration and testing, in particular, medical tools as well as patterns or structures on, in particular, medical tools
KR1020087000563A KR101270912B1 (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device and method for the contactless determination and measurement of a spatial position and/or a spatial orientation of bodies, method for calibrating and checking, in particular, medical tools, and patterns or structures on, in particular, medical tools
EP06754233A EP1919389A2 (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device for the contactless determination and measurement of a spatial position and/or a spatial orientation of bodies
PCT/EP2006/005498 WO2006131373A2 (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device for the contactless determination and measurement of a spatial position and/or a spatial orientation of bodies
JP2008515141A JP5741885B2 (en) 2005-06-09 2006-06-08 System and method for non-contact determination and measurement of the spatial position and / or orientation of an object, in particular a medical instrument calibration and test method including a pattern or structure relating to a medical instrument
CA2611404A CA2611404C (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device and method for the contactless determination of spatial position/orientation of bodies
EP10011069.1A EP2377484B1 (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device and method for contactless determination and measuring of the spatial position and/or spatial orientation of bodies
CN2006800295660A CN101267776B (en) 2005-06-09 2006-06-08 Device for contactless determination and measurement of main body position and/or orientation

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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1952779B1 (en) * 2007-02-01 2012-04-04 BrainLAB AG Method and system for Identification of medical instruments
WO2013144208A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Navigate Surgical Technologies, Inc. Soft body automatic registration and surgical location monitoring system and method with skin applied fiducial reference
US8908918B2 (en) 2012-11-08 2014-12-09 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
US8938282B2 (en) 2011-10-28 2015-01-20 Navigate Surgical Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method with automatic registration
US9198737B2 (en) 2012-11-08 2015-12-01 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
US9456122B2 (en) 2013-08-13 2016-09-27 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for focusing imaging devices
US9489738B2 (en) 2013-04-26 2016-11-08 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for tracking non-visible structure of a body with multi-element fiducial
US9554763B2 (en) 2011-10-28 2017-01-31 Navigate Surgical Technologies, Inc. Soft body automatic registration and surgical monitoring system
US9566123B2 (en) 2011-10-28 2017-02-14 Navigate Surgical Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method
US9585721B2 (en) 2011-10-28 2017-03-07 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for real time tracking and modeling of surgical site
WO2017050761A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
EP3287093A1 (en) * 2016-08-23 2018-02-28 Aesculap AG Set of medical instruments and method
US9918657B2 (en) 2012-11-08 2018-03-20 Navigate Surgical Technologies, Inc. Method for determining the location and orientation of a fiducial reference
US9987093B2 (en) 2013-07-08 2018-06-05 Brainlab Ag Single-marker navigation
US10702343B2 (en) 2015-02-26 2020-07-07 Aesculap Ag Medical instrumentation including a navigation system
US10786287B2 (en) 2015-02-26 2020-09-29 Aesculap Medical instrumentation and method
US10905489B2 (en) 2017-09-25 2021-02-02 Aesculap Ag Medical deformation device, deformation system and method for deforming an article
US11304777B2 (en) 2011-10-28 2022-04-19 Navigate Surgical Technologies, Inc System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
EP4062856A4 (en) * 2019-11-22 2023-01-11 Microport Navibot (Suzhou) Co., Ltd. Calibration method, calibration system and detection target for osteotomy guide tool

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106923903B (en) * 2011-12-30 2020-09-29 玛口外科股份有限公司 System for image-based robotic surgery
CN102599985B (en) * 2012-04-16 2014-05-14 吉林大学 Miniature testing system for testing stress of teeth in drilling process
DE102012210758A1 (en) * 2012-06-25 2014-01-02 Sirona Dental Systems Gmbh Method for checking tooth positions
US9008757B2 (en) * 2012-09-26 2015-04-14 Stryker Corporation Navigation system including optical and non-optical sensors
US9844324B2 (en) * 2013-03-14 2017-12-19 X-Nav Technologies, LLC Image guided navigation system
CN107468351A (en) * 2016-06-08 2017-12-15 北京天智航医疗科技股份有限公司 A kind of surgery positioning device, alignment system and localization method
US10318024B2 (en) 2016-10-14 2019-06-11 Orthosoft, Inc. Mechanical optical pointer
SE540459C2 (en) * 2016-11-22 2018-09-18 Unibap Ab Measuring system and method of an industrial robot
TWI648034B (en) * 2017-10-19 2019-01-21 醫百科技股份有限公司 Assistant clamper having lens
US20210038350A1 (en) * 2018-05-02 2021-02-11 Naruto OTAWA Scanning jig and method and system for identifying spatial position of implant or suchlike
CN110385616A (en) * 2019-06-25 2019-10-29 共享智能铸造产业创新中心有限公司 The casting automatically grinding method of view-based access control model detection
CN112603544B (en) * 2020-12-22 2023-05-02 佗道医疗科技有限公司 Calibration system and method for mechanical arm end effector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001067957A1 (en) * 2000-03-16 2001-09-20 Newmed Systems Limited Anatomical dimension capture and delivery method
DE10113211A1 (en) * 2001-03-18 2002-09-19 Robert Massen Marking photogrammetrically body part and given code designations by covering body part with tight covering on which are drawn contrasting patterns in which are single repeated designations for photogrammetrical evaluation of suitable marks
US20030031383A1 (en) * 2000-09-13 2003-02-13 Gooch Richard Michael Method for establishing the position of a temprary on an object relative to know features of the object
EP1415609A1 (en) * 1998-01-28 2004-05-06 Sherwood Services AG Optical object tracking system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1415609A1 (en) * 1998-01-28 2004-05-06 Sherwood Services AG Optical object tracking system
WO2001067957A1 (en) * 2000-03-16 2001-09-20 Newmed Systems Limited Anatomical dimension capture and delivery method
US20030031383A1 (en) * 2000-09-13 2003-02-13 Gooch Richard Michael Method for establishing the position of a temprary on an object relative to know features of the object
DE10113211A1 (en) * 2001-03-18 2002-09-19 Robert Massen Marking photogrammetrically body part and given code designations by covering body part with tight covering on which are drawn contrasting patterns in which are single repeated designations for photogrammetrical evaluation of suitable marks

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1952779B1 (en) * 2007-02-01 2012-04-04 BrainLAB AG Method and system for Identification of medical instruments
US9452024B2 (en) 2011-10-28 2016-09-27 Navigate Surgical Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method
US8938282B2 (en) 2011-10-28 2015-01-20 Navigate Surgical Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method with automatic registration
US11304777B2 (en) 2011-10-28 2022-04-19 Navigate Surgical Technologies, Inc System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
US9554763B2 (en) 2011-10-28 2017-01-31 Navigate Surgical Technologies, Inc. Soft body automatic registration and surgical monitoring system
US9566123B2 (en) 2011-10-28 2017-02-14 Navigate Surgical Technologies, Inc. Surgical location monitoring system and method
US9585721B2 (en) 2011-10-28 2017-03-07 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for real time tracking and modeling of surgical site
WO2013144208A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 Navigate Surgical Technologies, Inc. Soft body automatic registration and surgical location monitoring system and method with skin applied fiducial reference
US8908918B2 (en) 2012-11-08 2014-12-09 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
US9198737B2 (en) 2012-11-08 2015-12-01 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
US9918657B2 (en) 2012-11-08 2018-03-20 Navigate Surgical Technologies, Inc. Method for determining the location and orientation of a fiducial reference
US9489738B2 (en) 2013-04-26 2016-11-08 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for tracking non-visible structure of a body with multi-element fiducial
US9844413B2 (en) 2013-04-26 2017-12-19 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for tracking non-visible structure of a body with multi-element fiducial
US9987093B2 (en) 2013-07-08 2018-06-05 Brainlab Ag Single-marker navigation
US9456122B2 (en) 2013-08-13 2016-09-27 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for focusing imaging devices
US10702343B2 (en) 2015-02-26 2020-07-07 Aesculap Ag Medical instrumentation including a navigation system
US10786287B2 (en) 2015-02-26 2020-09-29 Aesculap Medical instrumentation and method
WO2017050761A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-30 Navigate Surgical Technologies, Inc. System and method for determining the three-dimensional location and orientation of identification markers
EP3287093A1 (en) * 2016-08-23 2018-02-28 Aesculap AG Set of medical instruments and method
US10980578B2 (en) 2016-08-23 2021-04-20 Aesculap Ag Medical instrumentation and method
US10905489B2 (en) 2017-09-25 2021-02-02 Aesculap Ag Medical deformation device, deformation system and method for deforming an article
EP4062856A4 (en) * 2019-11-22 2023-01-11 Microport Navibot (Suzhou) Co., Ltd. Calibration method, calibration system and detection target for osteotomy guide tool

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CN101267776B (en) 2013-06-19

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