DE10249786A1 - Referencing method for relating robot to workpiece, in medical applications, by relating reference point using x and y position data obtained from at least two images picked up using camera mounted on robot arm - Google Patents

Referencing method for relating robot to workpiece, in medical applications, by relating reference point using x and y position data obtained from at least two images picked up using camera mounted on robot arm Download PDF

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Abstract

The method involves imaging the workpiece (1) from at least two positions using at least one camera (12) attached to the robot arm (11). A reference point (2) on the workpiece is selected in at least one image. The reference point is related in three-dimensional space via the x and y position data of the reference point obtained from the images. The position of the robot is then correlated w.r.t the workpiece. An Independent claim is included for an apparatus for performing the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem ein Roboter zu einem Werkstück referenziert werden kann. Weiterhin betrifft es eine Vorrichtung, die für dieses Verfahren geeignet ist.The invention relates to a method with which a robot can be referenced to a workpiece. Furthermore, it relates to a device that is suitable for this method is.

In der Technik sind derzeit etliche Verfahren bekannt, mit denen ein Roboter in Beziehung zu einem Werkstück gebracht wird. Insbesondere für medizinische Anwendungen, z. B. für Operationsroboter, werden optische Systeme eingesetzt. Hierfür werden mindestens zwei Kameras an unterschiedlichen Positionen im Raum installiert, die beide auf das "Werkstück", bei medizinischen Anwendungen nämlich den Patienten oder genauer den Teil des Patienten, der behandelt werden soll; beispielsweise die Eintrittsöffnung eines Endoskops, gerichtet sind und jeweils aus ihren Blickwinkeln Bilder des "Werkstückes" (soll hier auch für einen Patienten verwendet werden) aufnehmen. Die Bilder werden später überlagert und zueinander in Beziehung gesetzt, wodurch sich die dreidimensionale, räumliche Position des Werkstückes ermitteln lässt. Anhand der Koordinatendaten des Roboters, mit denen die Position des Roboters angegeben werden, ist nun die Lage und Ausrichtung des Roboters im Verhältnis zum Werkstück bekannt, sie sind zueinander in Beziehung gesetzt, d. h. der Roboter ist referenziert. Eine derartige Referenzierung kann nicht nur zu einem Werkstück erfolgen, sondern oftmals wird die Referenzierung des Roboters auch anhand von sogenannten Referenzmarken vorgenommen, die an festen Positionen im Raum vorhanden sind und wodurch die Position des Roboters determiniert werden kann. Ist der Roboter relativ zum Werkstück referenziert, so kann dieser seine Tätigkeit und Operationen ausführen. In der Regel wird darüber hinaus während eines Tätigkeits- bzw. Operationsvorganges die Position des Roboters ebenso wie die des Werkstückes weiterhin kontrolliert und ggf. eine Nachreferenzierung des Roboters vorgenommen.There are currently a number of them in technology Known methods by which a robot is related to a workpiece becomes. Especially for medical applications, e.g. B. for surgical robots optical systems used. For this, at least two cameras installed at different positions in the room, both on the "workpiece" in medical Applications namely the patient or more precisely the part of the patient who is treating shall be; for example, the entry opening of an endoscope are and each from their point of view pictures of the "workpiece" (should also here for one Patients are used). The images are later overlaid and related to each other, whereby the three-dimensional, spatial Position of the workpiece can be determined. Based on the coordinate data of the robot, with which the position of the robot, the position and orientation is now of the robot in relation to the workpiece known, they are related to each other, i. H. the robot is referenced. Such referencing can not only be done a workpiece, but often the referencing of the robot is also based on of so-called reference marks made at fixed positions in the Space is available and what determines the position of the robot can be. If the robot is referenced relative to the workpiece, it can his activity and perform operations. Usually about it out while an activity or Operation, the position of the robot as well as that of the workpiece continue to be checked and, if necessary, the robot is referenced.

Dieses System weist jedoch mehrere Nachteile auf. So werden zumindest zwei Kameras gebraucht, die an fixen Positionen im Raum positioniert sein müssen und deren Aufnahmewinkel und Abstand zum Werkstück bekannt sein müssen, um die Referenzierung durchführen zu können. Sollten die Kameras aus irgendwelchen Gründen unerkannterweise bewegt worden sein, so würden die damit verursachten Abweichungen zu enormen Fehlern bei der Tätigkeit des Roboters führen. Aus diesem Grund ist eine stetige Abgleichung der Positionsdaten und Kontrolle der Lokalisierung der Kameras unumgänglich. Darüber hinaus bringt das Vorhandensein von zwei oder mehr Kameras einen erhöhten Aufwand an technischen Apparaturen und damit an Kosten mit sich, da nicht nur die Mehrzahl an Kameras bereitgestellt werden muss, sondern auch die entsprechenden Mess-, Übertragungs- und Verarbeitungseinheiten. Aus diesem Grund wurde schon lange danach gestrebt, die Verfahren zur Referenzierung des Roboters zu einem Werkstück, wobei auch im medizintechnischen Sinne ein Patient zu verstehen ist, zu verbessern.However, this system has several Disadvantages. So at least two cameras are needed fixed positions must be positioned in the room and their recording angle and distance to the workpiece must be known to carry out the referencing to be able to. Should the cameras move undetectably for some reason would have been the resulting deviations from enormous errors in work of the robot. For this reason, there is a constant alignment of the position data and control of the location of the cameras is essential. About that the presence of two or more cameras also brings one increased Expenditure on technical equipment and thus costs, because not only the majority of cameras have to be provided, but also the corresponding measuring, transmission and processing units. For this reason, the process has long been sought for referencing the robot to a workpiece, also in medical technology To understand the meaning of a patient is to improve.

Aus der Fototechnik ist bekannt, dass stereoskope Bilder mit nur einer Kamera aufgenommen werden können, indem eine Kamera in einem gewissen Abstand zu einem aufzunehmenden Objekt platziert wird und entweder parallel oder auf einem Kreisbogen bewegt wird, wodurch Bilder aus verschiedenen Positionen aufgenommen werden können, welche dann später paarweise zu stereoskopen Bildern zusammengesetzt werden. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus den EP 1 059 559 und DE 32 07 128 bekannt. Diese Verfahren sind jedoch für die Durchführung, beispielsweise in der Medizintechnik aber auch in der automatischen Fertigungstechnik völlig ungeeignet, da sie durch die Verwendung der Führungsschienen viel zu ungenau werden. Geringste Abweichungen in der Bewegung bzw. in der Bewegungslänge und Bewegungsrichtung evtl. einhergehend mit möglichen Rotationsbewegungen würden zu immensen Abweichungen und Fehlern in der Summe führen. Auch die aus dem US-Patent Nr. 6,151,164 bekannte Kamera, mit der stereoskope Bilder aufgenommen werden können, erweist sich für die beabsichtigte Anwendung als ungeeignet. Diese Kamera hat ein zweidimensionales Linsensystem, das über eine Trennscheibe voneinander getrennt wird und mit der unter Verschieben der Trennscheiben Bilder jeweils mit dem einen bzw. dem anderen Linsensystem aufgenommen werden können. Da die beiden Linsen relativ nah beieinander liegen, ungefähr in Augenabstand, lassen sich damit nur unzureichend übereinander lagerbare und die Position nur unzureichend wiedergebbare Bilder erzielen. Die damit erzeugten stereoskopen Bilder entsprechen eher dem Bild, dass das menschliche Auge von seiner Umgebung gewinnt.It is known from photographic technology that stereoscopic images can be recorded with only one camera by placing a camera at a certain distance from an object to be recorded and moving it either in parallel or on a circular arc, whereby images can be recorded from different positions, which then later put together in pairs to form stereoscopic images. Such devices and methods are for example from the EP 1 059 559 and DE 32 07 128 known. However, these methods are completely unsuitable for implementation, for example in medical technology but also in automatic production technology, since they become far too imprecise due to the use of the guide rails. The slightest deviations in the movement or in the movement length and direction of movement, possibly together with possible rotational movements, would lead to immense deviations and errors in the sum. The camera known from US Pat. No. 6,151,164, with which stereoscopic images can be recorded, has also proven unsuitable for the intended application. This camera has a two-dimensional lens system, which is separated from one another by means of a cutting disc and with which images can be taken with one or the other lens system by moving the cutting discs. Since the two lenses are relatively close to each other, approximately at eye-to-eye distance, images can only be insufficiently superimposed on one another and the position cannot be reproduced adequately. The stereoscopic images generated in this way correspond more closely to the image that the human eye gains from its surroundings.

Neben dem oben beschriebenen Referenzierungsverfahren, d. h. dem Vorhandensein von zwei Kameras, ist aus dem US-Patent 5,784,282 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mit der mit einer Videokamera eine Referenzierung vorgenommen werden kann. Hierfür werden im Raum eine Anzahl an Referenzflächen installiert, von denen die Kamera Bilder aufnimmt. Nachdem die optischen Achsen bestimmt wurden, werden diese Achsen zueinander in Beziehung gesetzt, insbesondere durch Triangulation. Dadurch erfolgt die Bestimmung der Position und der Ausrichtung des beweglichen Objektes. Dieses Verfahren wird angewendet um die Position und Ausrichtung von Sensoren oder Werkzeugen, die an einem Roboter befestigt sind, genau zu bestimmen. Aufgrund des Vorhandenseins der Referenzflächen und der in der Medizin benötigten Sterilitäterweist sich dieses Verfahren hierfür jedoch nicht geeignet, da die Referenzflächen, wie jeder Gegenstand in einem Operationssaal, Gegenstand von Kontaminationen sein können und die Desinfizierung des Operationssaales zusätzlich erschweren. Ferner wird durch das Verfahren nur eine indirekte Referenzierung von Werkstück und Roboter erreicht.In addition to the referencing method described above, ie the presence of two cameras, US Pat. No. 5,784,282 discloses a method and a device with which a video camera can be used for referencing. For this purpose, a number of reference surfaces are installed in the room, of which the camera takes pictures. After the optical axes have been determined, these axes are related to one another, in particular by triangulation. This determines the position and orientation of the moving object. This method is used to precisely determine the position and orientation of sensors or tools that are attached to a robot. However, due to the presence of the reference surfaces and the sterility required in medicine, this method is not suitable for this, since the reference surfaces, like any object in an operating room, can be subject to contamination and disinfection make the operating room even more difficult. Furthermore, the method only achieves indirect referencing of the workpiece and the robot.

Infolgedessen besteht ein Bedürfnis, ein Verfahren zur Referenzierung eines Roboters zu einem Werkstück bereitzustellen, das die geschilderten Nachteile vermeidet und mit dem ein Roboter zuverlässig und wiederholbar zu einem Werkstück referenziert werden kann. Es soll ferner einfach, ohne großen Geräteaufwand und sehr genau arbeiten können. Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Referenzierungsverfahrens bereitgestellt werden.As a result, there is a need to To provide methods for referencing a robot to a workpiece, that avoids the disadvantages described and with which a robot reliable and repeatable to a workpiece can be referenced. It should also be simple, without a lot of equipment and can work very precisely. About that In addition, a device for carrying out the referencing method to be provided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9. In den Unteransprüchen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargelegt.This task is solved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 9. In the subclaims become preferred embodiments of the invention.

Das erfindungsgemäße Referenzierungsverfahren weist mehrere Schritte auf. Zunächst werden zumindest jeweils ein Bild von einem Werkstück (bzw. Patienten) aus zumindest zwei Positionen mit zumindest einer Kamera aufgenommen. Diese eine Kamera befindet sich am Roboter, insbesondere am Roboterarm, mit dem dieser auch die späteren Operationen durchführt. Als Werkstück sind dabei jegliche Gegenstände und Vorrichtungen bezeichnet, die von einem Roboter bearbeitet werden können. Für den medizintechnischen Bereich, wobei die Anwendung jedoch keinesfalls auf diesen beschränkt ist, wäre als Werkstück der Patient oder genauer die Operationsstelle zu betrachten. Von diesem Werkstück werden folglich mindestens zwei Bilder aus verschiedenen Positionen aufgenommen, wobei diese Positionen möglichst weit auseinanderliegen sollen, da dies die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. Eine Erhöhung der Genauigkeit des Verfahrens kann weiterhin dadurch erreicht werden, dass mehr als zwei Aufnahmen gemacht werden. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass in zumindest einem Bild ein Referenzpunkt am Werkstück ausgewählt wird. Dieser Referenzpunkt ist bei den beiden aufgenommenen Bildern identisch auszuwählen.The referencing method according to the invention has several steps. First at least one image of a workpiece (or Patients) from at least two positions with at least one camera added. This one camera is located on the robot, in particular on the robot arm with which it also carries out the subsequent operations. As workpiece are any objects and denotes devices that are processed by a robot can. For the medical technology area, but the application is not limited to this is, would be as a workpiece to look at the patient or more precisely at the surgical site. Of this workpiece are consequently at least two pictures from different positions recorded, these positions being as far apart as possible should, since this increases the accuracy of the method. An increase in Accuracy of the method can also be achieved by that more than two pictures are taken. According to the invention is further provided that a reference point on the workpiece is selected in at least one image. This reference point is identical in the two images taken select.

Die Auswahl kann dabei sowohl automatisch durch einen Rechner erfolgen, beispielsweise indem dieser gewisse Markierungen oder "Landmarken" auswählt, die zuvor bestimmt wurden. Insbesondere im medizinischen Bereich wird sich jedoch die Auswahl des Referenzpunktes durch den Operateur, den Bediener des Roboters oder eine andere Person als günstiger und sicherer herausstellen. Hierfür ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Bilder vor der Auswahl auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Bildschirm angezeigt werden und die Auswahl des Referenzpunktes in diesem Bild an der Anzeigevorrichtung erfolgt. Dies kann beispielsweise durch eine Auswahl per Mausklick erfolgen oder aber durch einen sogenannten Segmentierungsvorgang. Die Segmentierung erfordert jedoch ein bekanntes, beispielsweise in CAD-Daten vorliegendes Werkstück oder auch als Patientendaten in der Software des Systems. Unabhängig davon, wie dieser Referenzpunkt des Werkstückes ausgewählt wird, werden die x-, y-Positionen des Referenzpunktes der zweidimensionalen Bilder zueinander in Beziehung gesetzt und werden so im dreidimensionalen Raum relationiert. Dies kann durch bekannte Verfahren des Pairpoint Matchings erfolgen, beispielsweise durch die Triangulation. Ist die Position des Referenzpunktes im dreidimensionalen Raum bekannt, so kann nun die Position des Roboters zum Werkstück korreliert werden, was durch einfache Algorithmen geschehen kann. Folglich ist der Roboter zum Werkstück referenziert.The selection can be done both automatically a computer, for example by making certain markings or "Landmarks" that were previously determined. Especially in the medical field however, the surgeon's selection of the reference point the operator of the robot or another person as cheaper and point out more securely. For this is as a preferred embodiment provided that the images before selection on a display device, for example, a screen will appear and the selection of the reference point in this image on the display device. This can be done, for example, by making a selection with a click of the mouse or by a so-called segmentation process. The segmentation however requires a known one, for example in CAD data workpiece or as patient data in the system software. Independently of, how this reference point of the workpiece is selected, the x, y positions of the Reference point of the two-dimensional images in relation to each other are set and are thus related in three-dimensional space. This can be done using known pairpoint matching methods, for example through triangulation. Is the position of the reference point known in three-dimensional space, so the position of the robot can now to the workpiece be correlated, which can be done by simple algorithms. As a result, the robot is referenced to the workpiece.

Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine multiskopische Kamera quasi imitiert. Es wird auf die exakte Kamerarelation als bekannte Größe verzichtet, wie sie im Stand der Technik unumgänglich ist, und die Bilder werden über die Positionsdaten der Kamera während der Aufnahme zueinander in Beziehung gesetzt. Es entfällt somit das Vorhandensein von mehreren Kameras als auch deren genau Positionierung im Raum, da die Positionsdaten der Kamera in jedem Moment über die Positionsdaten des Roboters bekannt sind. Infolgedessen wird das Referenzierungsverfahren wesentlich vereinfacht und kann in jedem Punkt der Operation erneut durchgeführt werden. Weiterhin entfallen aufwendige Referenzierungsvorrichtungen, wie beispielsweise die bekannten Referenzierungsflächen.In contrast to that from the stand The method known in the art is used in the method according to the invention imitating a multiscopic camera. It is on the exact Camera relation as a known quantity, as is inevitable in the prior art, and the images are over the Position data of the camera during the Recording related to each other. It is therefore not applicable the presence of multiple cameras as well as their exact positioning in the room, since the position data of the camera is transmitted via the Position data of the robot are known. As a result, it will Referencing procedures are significantly simplified and can be used in any point performed the operation again become. Furthermore, there is no need for complex referencing devices, such as the known referencing surfaces.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die sich zur Durchführung des Verfahrens eignet, weist einen Roboter mit zumindest einem Roboterarm auf, an dessen Ende eine Kamera angebracht ist. Diese Kamera ist in zumindest zwei unterschiedliche Positionen verbringbar und mit ihr ist zumindest jeweils eine Aufnahme von einem Werkstück aufnehmbar, bevorzugt von möglichst weit auseinander liegenden Positionen des Roboter-Bewegungsbereiches. Anders ausgedrückt wird die Kamera durch Bewegung des Roboterarmes, an dessen Ende sie befestigt ist, in unterschiedliche, möglichst die Extrem-Positionen verbracht, aus denen dann jeweils zumindest eine Aufnahme gemacht wird. Da die Kamera am vorderen Ende des Roboterarmes angebracht ist, hängt die Position der Kamera von der Positionierung des Roboters ab. Weiterhin ist ein Controller vorgesehen, der die Positionsdaten von Kamera und Roboter auslesen kann. Dies ist in der Robotertechnik weit verbreitet. In der Regel wird in der Robotertechnik ein Koordinatensystem verwendet, in dem der Roboterarm oder die Roboterhand und deren Gelenke spezifiziert ist. Jeder Punkt und jede Position, in dem sich die Roboterhand befindet, entspricht somit einem gewissen Punkt innerhalb dieses Koordinatensystems. Nun wird nicht nur der Roboterarm in diesem Koordinatensystem spezifiziert, sondern auch die Kamera, indem die Koordinaten der Kamera indirekt über die des Roboterarms definiert werden. Folglich ist in jedem Punkt, in dem sich die Kamera befindet, deren Position bekannt. Darüber hinaus ist eine Recheneinheit vorgesehen, mit der die Auswahl des Referenzpunktes vorgenommen werden kann und die die Rechenoperationen für die Relationierung und Referenzierung durchführt. Vorzugsweise ist ferner eine Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Bildschirm, zur Anzeige der Aufnahmen vorgesehen, an dem dann auch die manuelle Auswahl des Referenzpunktes erfolgen kann, insbesondere durch Anklicken der graphischen Bedienungsoberfläche. Der Roboter ist vorzugsweise ein Operationsroboter. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich jedoch auch für sämtliche andere Arten der Roboteranwendung z. B. in der automatisierten Fertigung oder auch der Lager- und Verpackungstechnik. Die am Roboterarm befestigte Kamera kann dabei eine einfache, handelsübliche Kamera sein, beispielsweise ein CCD-Kamera.The device according to the invention, which is suitable for carrying out the method, has a robot with at least one robot arm, at the end of which a camera is attached. This camera can be brought into at least two different positions and with it at least one image of a workpiece can be recorded, preferably of positions of the robot movement area that are as far apart as possible. In other words, by moving the robot arm, at the end of which it is attached, the camera is moved into different, possibly extreme, positions, from which at least one picture is then taken. Since the camera is attached to the front end of the robot arm, the position of the camera depends on the positioning of the robot. A controller is also provided, which can read the position data from the camera and robot. This is widespread in robotics. As a rule, a coordinate system is used in robot technology in which the robot arm or the robot hand and its joints are specified. Every point and every position in which the robot hand is located thus corresponds to a certain point within this coordinate system. Now not only the robot arm is specified in this coordinate system, but also the camera in that the coordinates of the camera are defined indirectly via those of the robot arm. Consequently, in each the point at which the camera is located, its position known. In addition, an arithmetic unit is provided with which the selection of the reference point can be made and which carries out the arithmetic operations for the relation and referencing. Furthermore, a display device, in particular a screen, is preferably provided for displaying the recordings, on which the reference point can then also be selected manually, in particular by clicking on the graphical user interface. The robot is preferably an operating robot. However, the device and the method are also suitable for all other types of robot application, e.g. B. in automated manufacturing or storage and packaging technology. The camera attached to the robot arm can be a simple, commercially available camera, for example a CCD camera.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert und beschrieben.The invention is explained below of the figures closer explained and described.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens; und 1 a schematic representation of the device according to the invention and the method; and

2 jeweils eine Aufnahme (2A und 2B) aus unterschiedlichen Positionen. 2 one recording each ( 2A and 2 B ) from different positions.

In 1 ist ein Werkstück 1 in Form eines Ovals dargestellt. Auf diesem befindet sich ein Referenzpunkt 2. Von dem Werkstück 1 wird eine Aufnahme gemacht mit einer Kamera 12, die sich am auskragenden Ende eines Roboterarms 11 eines Roboters 10 befindet. Die in 1 dargestellte Position des Roboters oder genauer der Kamera 12 ergibt die in 2A dargestellte Aufnahme 51. Wird die Kamera 12 nun in eine zweite, möglichst beabstandete Position bewegt, die sich in 1 z.B. auf der rechten Seite befindet (nämlich durch Verschwenken oder Verfahren des Roboterarms 11; nicht dargestellt), so kann eine zweite Aufnahme getätigt werden, die in 2B dargestellt und mit dem Bezugszeichen 52 versehen ist.In 1 is a workpiece 1 shown in the form of an oval. There is a reference point on this 2 , From the workpiece 1 a picture is taken with a camera 12 that are on the cantilevered end of a robotic arm 11 of a robot 10 located. In the 1 shown position of the robot or more precisely the camera 12 gives the in 2A shown recording 51 , Will the camera 12 now moved to a second position, which is as far apart as possible, which moves into 1 eg on the right side (namely by swiveling or moving the robot arm 11 ; not shown), a second recording can be made, which in 2 B shown and with the reference symbol 52 is provided.

Wie aus 2 deutlich wird, ergibt die Aufnahme von zwei unterschiedlichen Positionen ausgehend, zwei von einander abweichende Aufnahmen 51 und 52. Der Referenzpunkt 2 wird nun in den Aufnahmen 51 und 52 ausgewählt, insbesondere durch jeweiliges Anklicken auf der bildlichen Darstellung auf einem Bildschirm, und zueinander relationiert. Genauer werden die zweidimensionalen Aufnahmen 51 und 52 durch die x-, y-Positionen des Referenzpunktes 2 im dreidimensionalen Raum relationiert. Es wird ein sogenanntes Pairpoint Matching durchgeführt. Ein derartiger Referenzpunkt 2 kann beispielsweise ein einzelnes Pixel sein, das auf dem Bildschirm jeweils dargestellt und vom Operateur ausgewählt werden kann, insbesondere durch Anklicken per Maus oder Joystick, aber auch durch eine Sprachsteuerung. Dadurch ist die Position des Werkstückes 1 im dreidimensionalen Raum bekannt. Weiterhin ist dadurch die Beziehung des Roboters 10 zu dem Werkstück 1 bekannt, insbesondere die Ausrichtung des Roboterarms 11 (und eines daran angebrachten Werkzeuges, z.B. eines Fräsers für die Hüftgelenkbearbeitung) im 3-dimensionalen Raum. Eine eindeutige und exakte Referenzierung hat somit durch diese Vorgehensweise stattgefunden.How out 2 becomes clear, the recording from two different positions results in two different images 51 and 52 , The reference point 2 is now in the recordings 51 and 52 selected, in particular by clicking on the image on a screen, and related to each other. The two-dimensional images become more precise 51 and 52 by the x, y positions of the reference point 2 in three-dimensional space. A so-called pairpoint matching is carried out. Such a reference point 2 can be, for example, a single pixel that can be displayed on the screen and selected by the surgeon, in particular by clicking with the mouse or joystick, but also by voice control. This is the position of the workpiece 1 known in three-dimensional space. Furthermore, this is the relationship of the robot 10 to the workpiece 1 known, in particular the orientation of the robot arm 11 (and a tool attached to it, e.g. a milling cutter for hip joint processing) in 3-dimensional space. A clear and exact referencing has thus taken place through this procedure.

Claims (12)

Referenzierungsverfahren eines Roboters (10) zu einem Werkstück (1) mit folgenden Schritten: – Aufnahme von jeweils zumindest einer Aufnahme (51, 52) von dem Werkstück (1) aus zumindest zwei Positionen mit zumindest einer Kamera (12), wobei die zumindest eine Kamera am Roboter (10), insbesondere am Roboterarm (11) befestigt ist, – Auswahl eines Referenzpunktes (2) des Werkstückes (1) in zumindest einer Aufnahme (51, 52), – Relationierung des Referenzpunktes (2) im dreidimensionalen Raum über die x-, y-Positionsdaten des Referenzpunktes (2), gewonnen aus den zumindest zwei Aufnahmen (51, 52), und – Korrelierung der Position des Roboters (10) zum Werkstück (1).Referencing procedure of a robot ( 10 ) to a workpiece ( 1 ) with the following steps: - Recording of at least one recording each ( 51 . 52 ) from the workpiece ( 1 ) from at least two positions with at least one camera ( 12 ), the at least one camera on the robot ( 10 ), especially on the robot arm ( 11 ) is fixed, - selection of a reference point ( 2 ) of the workpiece ( 1 ) in at least one recording ( 51 . 52 ), - Relation of the reference point ( 2 ) in three-dimensional space using the x, y position data of the reference point ( 2 ), obtained from the at least two recordings ( 51 . 52 ), and - correlating the position of the robot ( 10 ) to the workpiece ( 1 ). Referenzierungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Positionen durch Bewegung des Roboterarmes (11) eingenommen werden, insbesondere die im Bewegungsbereich des Roboters (10) am weitesten beabstandeten Positionen.Referencing method according to claim 1, characterized in that the at least two positions by moving the robot arm ( 11 ) are taken, especially those in the range of motion of the robot ( 10 ) most distant positions. Referenzierungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (51, 52) vor der Auswahl des Referenzpunktes (2) an einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden.Referencing method according to claim 1 or 2, characterized in that the recordings ( 51 . 52 ) before selecting the reference point ( 2 ) are displayed on a display device. Referenzierungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des Referenzpunktes (2) manuell erfolgt, insbesondere durch den Bediener des Roboters (10) in zumindest einer Aufnahme (51, 52) an der Anzeigevorrichtung.Referencing method according to claim 3, characterized in that the selection of the reference point ( 2 ) is done manually, especially by the operator of the robot ( 10 ) in at least one recording ( 51 . 52 ) on the display device. Referenzierungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl durch Mausklick erfolgt.Referencing method according to claim 4, characterized marked that the selection is made by mouse click. Referenzierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des Referenzpunktes (2) automatisch erfolgt, insbesondere anhand von zuvor vorgegebenen Markierungspunkten und Landmarken.Referencing method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the selection of the reference point ( 2 ) takes place automatically, in particular on the basis of previously specified marking points and landmarks. Referenzierungsverfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl durch Segmentierung erfolgt.Referencing method according to claim 4 or 6, characterized in that the selection is made by segmentation. Referenzierungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzpunkt (2) ein Pixel ist.Referencing method according to one of the preceding claims, characterized in that the reference point ( 2 ) is a pixel. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend: – einen Roboter (10) mit zumindest einem Roboterarm (11), an dessen Endbereich eine Kamera (12) angebracht ist, die in zumindest zwei unterschiedliche Positionen verbringbar ist, von denen aus zumindest jeweils eine Aufnahme (51, 52) von einem Werkstück (1) aufnehmbar ist, – einen Controller, der die Positionsdaten von Kamera (12) und Roboter (10) ausliest, und – eine Recheneinheit, die die x-, y-Positionsdaten des Referenzpunktes (2) in den unterschiedlichen Aufnahmen (51, 52) korreliert und die die Positionsdaten von Kamera (12) und Roboter (10) in Beziehung zum Werkstück (1) setzt.Device, in particular for carrying out the method according to claim 1, comprising: a robot ( 10 ) with at least one robot arm ( 11 ), at the end of which a camera ( 12 ) is attached, which can be brought into at least two different positions, from each of which at least one receptacle ( 51 . 52 ) from a workpiece ( 1 ) is recordable, - a controller that receives the position data from the camera ( 12 ) and robots ( 10 ) reads out, and - an arithmetic unit which stores the x, y position data of the reference point ( 2 ) in the different recordings ( 51 . 52 ) correlates and the position data from camera ( 12 ) and robots ( 10 ) in relation to the workpiece ( 1 ) puts. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Aufnahmen (51, 52) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that a display device for displaying the recordings ( 51 . 52 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) ein medizintechnischer Operationsroboter ist.Device according to claim 8 or 9, characterized in that the robot ( 10 ) is a medical surgical robot. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (12) eine CCD-Kamera ist.Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the camera ( 12 ) is a CCD camera.
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