本发明涉及机械医疗设备技术领域，具体涉及一种口腔颌面全景x光机自适应牙弓轨迹的扫描装置及扫描方法。

　　目前，在医疗器械领域的口腔颌面全景x光机中，已基本具有根据牙弓轨迹曲线进行扫描的功能，但由于人类牙弓轨迹差异化大，单一的预设运动曲线难以适应所有患者的牙弓轨迹，造成获取的全景图像质量参差不齐，失真率高低不同。

　　发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种口腔颌面全景x光机自适应牙弓轨迹的扫描装置，可以解决全景图像质量参差不齐，失真率高低不同的问题，本发明还提供一种牙弓轨迹的扫描方法。

　　技术方案：一种口腔颌面自适应牙弓轨迹的扫描装置，包括旋转支架、固定支架、x射线源发生器、成像系统、线激光扫描系统、上位机、x轴组件、y轴组件、牙托和旋转直驱电机组件，所述旋转直驱电机组件包括旋转绝对值式编码器；

　　所述固定支架包括竖直的固定板，固定板的一侧面上下依次设置有支撑座和牙托板，牙托安装在所述牙托板上表面，患者下颌面放置在牙托板上，并咬住牙托，所述x轴组件安装在所述旋转支架上，所述y轴组件安装在所述x轴组件上，且y轴组件的上端安装在所述支撑座的下表面；所述旋转直驱电机组件安装在所述旋转支架上，用于驱动旋转支架的旋转，所述旋转绝对值式编码器获取当前线激光扫描系统以及成像系统与x轴之间的绝对角度，所述x射线源发生器与所述成像系统分别安装在所述旋转支架的两端，所述线激光扫描系统的中心与患者下颌面中心处于同一水平高度，且线激光扫描系统与所述旋转支架固定连接，所述上位机分别与成像系统、线激光扫描系统、旋转直驱电机组件、x轴组件、y轴组件信号连接。

　　所述y轴组件包括y轴滑台、y轴滑块、y轴电机、y轴电机驱动器和y轴光栅尺，所述y轴滑台安装在所述支撑座的下底面，y轴滑块部分嵌入所述y轴滑台中，所述y轴光栅尺安装在所述y轴电机上，用于获取y轴电机动子位置，从而得到旋转支架在y方向上的直线位移，y轴电机驱动器获取y轴光栅尺的位置信息并驱动y轴电机动作。

　　所述y轴电机包括y轴电机定子和y轴电机动子，所述y轴滑块部分嵌入y轴滑台中并留有一定的容置空间，所述y轴电机定子安装在所述容置空间内的y轴滑台上，y轴电机动子安装在所述容置空间内的y轴滑块上。

　　所述x轴组件包括x轴滑台、x轴滑块、x轴电机、x轴电机驱动器和x轴光栅尺，所述x轴滑台固定在所述y轴滑块下表面，x轴滑块部分嵌入所述x轴滑台内，所述x轴光栅尺安装在所述x轴电机上，用于获取x轴电机动子位置，从而得到旋转支架在x方向上的直线位移，x轴电机驱动器获取x轴光栅尺的位置信息并驱动x轴电机动作。

　　所述x轴电机包括x轴电机定子和x轴电机动子，所述x轴滑块部分嵌入x轴滑台中并留有一定的容置空间，所述x轴电机定子安装在所述容置空间内的x轴滑台上，x轴电机动子安装在所述容置空间内的x轴滑块上。

　　所述y轴滑块为工字型，其包括上横板和下横板，所述下横板长度大于所述上横板长度，所述上横板嵌入所述y轴滑台的框内。

　　所述y轴滑台包括“冂”型本体、左挡板和右挡板，所述左挡板和右挡板分别设置于所述本体下端的两侧，左右挡板之间的距离d小于所述上横板的长度m。

　　所述线激光扫描系统通过安装杆固定在旋转支架上，所述安装杆沿着所述固定杆的一侧面方向朝向所述旋转支架设置。

　　所述线激光扫描系统与成像系统的中心处于同一个圆上，该圆的圆心在原点的z轴上。

　　s1：设置原点o和三维坐标，即x轴方向、y轴方向和z轴方向，系统坐标复位至原点位置，且所述成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为α度；

　　s2：根据患者下颌面高度调节牙托，使线激光扫描系统的中心与患者下颌面中心处于同一水平高度，患者就位，进入扫描模式，保持y轴和x轴方向处于原点不动，旋转方向按照俯视顺时针进行旋转扫描，上位机采集当前线激光扫描系统的绝对角度以及成像系统与x轴之间的角度；

　　s3：旋转至成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为β度时，上位机根据采集到的数据、操作者预设的修正系数以及成像系统距离患者的距离进行曲线拟合，得出最终的运行轨迹方程以及法线方程，其中，β＜α；

　　s4：根据扫描总帧数以及运行轨迹进行长度均分，得出的坐标点即为发送给成像系统同步信号的同步位置点，再将相邻两个坐标根据轨迹方程分割，分割后的每个点再根据法线方程计算出原点的对应坐标及旋转角度；

　　s5：旋转至成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为γ度时，上位机开始向x轴、y轴以及旋转直驱电机组件发送坐标点，x轴组件和y轴组件根据坐标驱动旋转支架做出平移，进行三轴联动，其中，γ＜β；

　　s6：运行后，当成像系统中心点到经过步骤5偏移后的旋转中心点连线与x轴正方向夹角为δ度时，x射线源发生器开始发出射线，往后每到达一个同步位置点时上位机均给成像系统发送同步信号；其中，δ＜γ；

　　s7：旋转至成像系统中心点到经过步骤6偏移后的旋转中心点连线与x轴正方向夹角为ε度时，扫描结束，其中，ε＜0。

　　有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：1、本发明的自适应牙弓轨迹的扫描装置可实现三轴联动，使得扫描全景图像质量更高，失线、本发明中的线激光扫描系YL集团统根据不同患者牙颌的高度调整，且成像系统与x射线源发生器处于旋转支架的两端，随着旋转直接的角度和高度进行调节使得患者的牙弓在同一次扫描内完成，减少患者检查时间，获取低失线、本发明的装置包含直线电机、旋转直驱电机，能快速根据上位机控制模块的指令运行至指定位置，无回差，无传动损耗，定位精度高，重复性好。

　　图8为本发明的具体实施方式中从图1中eye方向向下俯视角度的复位位置图；

　　图中包括：固定支架1、固定板11、支撑座12、牙托板13、x射线、x轴电机53、x轴电机动子531、x轴电机定子532、x轴光栅尺533、x轴电机驱动器54、y轴组件6、y轴滑台61、本体611、左挡板612、右挡板613、y轴滑块62、上横板621、下横板622和竖直支撑板623、y轴电机63、y轴电机动子631、y轴电机定子632、y轴光栅尺633、y轴电机驱动器64、线、旋转绝对值式编码器93、旋转直驱电机驱动器10、牙托100、安装杆101、成像系统111。

　　如图1和2所示，本发明所述的口腔颌面自适应牙弓轨迹的扫描装置，包括旋转支架3、固定支架1、x射线、旋转直驱电机组件、旋转直驱电机组件包括旋转直驱电机9、旋转直驱电机驱动器10、旋转直驱电机9包括旋转绝对值式编码器93。

　　首先设置坐标原点o以及x、y和z轴。固定支架1包括竖直的固定板11，固定板11的一侧面上下依次设置有支撑座12和牙托板13，牙托100安装在牙托板13上表面，患者下颌面放置在牙托板13上，并咬住牙托100，x轴组件5安装在旋转支架3上，y轴组件6安装在x轴组件5上，且y轴组件6的上端安装在支撑座12的下表面，具体的，支撑座12和旋转支架3之间依次设置有y轴组件、x轴组件和旋转直驱电机组件，旋转直驱电机9和旋转绝对值式编码器93连接，均安装在旋转支架3上，用于驱动旋转支架3的旋转，旋转直驱电机驱动器10与旋转直驱电机9相连，用于驱动旋转直驱电机9的动作。

　　上位机4分别与成像系统111、线、x轴组件中的x轴电机驱动器54、y轴组件中的y轴电机驱动器64信号连接，本申请中的旋转直驱电机9、x轴电机53和y轴电机63均采用直线为平板成像系统，线为三维激光扫描系统。

　　旋转直驱电机9包括旋转电机转子91和旋转电机定子92和旋转绝对值式编码器93，x轴电机53包括x轴电机动子531和x轴电机定子532，y轴电机63包括y轴电机动子631和y轴电机定子632。旋转直驱电机9为旋转直驱电机，其为外转子结构，定子部分跟随y轴向运行装置和x轴向运行装置做x轴向和y轴向运动，转子部分带动旋转支架做旋转运动，旋转绝对值式编码器7与旋转直驱电机9连接，通过旋转绝对值式编码器7获取当前旋转支架3的绝对角度，直驱电机驱动器为ethercat总线型闭环控制器。

　　具体的，旋转绝对值式编码器93用于获取当前旋转支架3的绝对角度，由于线安装在旋转支架上，因此也获取了当前线的绝对角度以及成像系统111与x轴之间的角度，x射线分别安装在旋转支架的两端3，线的中心与患者下颌面中心处于同一水平高度，如图1中的l1，且线固定连接，线的中心处于同一个圆上，且该圆的圆心在原点z轴上，如图1中的l1和l2为该圆的两条半径，圆心为z轴上的一点。更加具体的，线相对圆心呈直角，线用于扫描获取患者牙弓轨迹数据，该种结构使得扫描得到的牙弓轨迹更加真实，图像质量更高。

　　为了使得线激光扫描系统与患者牙颌处于同一水平高度，线为直角状支架，其靠着固定板11的一侧面方向设置。

　　线围绕原点z轴做旋转运动，运动角度90度，获取牙弓轨迹采样数据，旋转绝对值式编码器93将采样数据发送给上位机4，采用最小二乘法拟合出椭圆方程，拟合出的方程通过上位机4中操作者自定义的横轴和纵轴系数进行修正，根据最终轨迹方程，换算出y轴组件6和x轴组件5的运行轨迹坐标，根据坐标y轴组件6驱动旋转支架在y方向上移动，x轴组件5驱动旋转支架在x方向上移动，从而实现三轴联动。

　　如图3-5所示，具体的，y轴组件6包括y轴滑台61、y轴滑块62、y轴电机63、y轴电机驱动器64和y轴光栅尺633，y轴滑台61安装在支撑座12的下底面，y轴滑块62部分嵌入所述y轴滑台61中，y轴光栅尺633安装在y轴电机63上，用于获取旋转支架在y方向上的直线的位置信息并驱动y轴电机63动作。

　　y轴电机63包括y轴电机定子632和y轴电机动子631，y轴滑块62嵌入y轴滑台61中并留有一定的容置空间，y轴电机定子632安装在容置空间内的y轴滑台61上，y轴电机动子631安装在容置空间内的y轴滑块62上。

　　如图6和7所示，y轴滑块62为工字型，其包括上横板621、下横板622和竖直支撑板623，下横板622长度大于上横板621长度，上横板621嵌入y轴滑台61的框内。y轴滑台61包括“冂”型本体611、左挡板612和右挡板613，“冂”型本体611内含有一定的容置空间，左右挡板分别设置于本体611下端的两侧，左右挡板之间的距离d小于上横板的长度m。y轴滑块与y轴滑台均为一体成型结构。上横板621穿过本体611下端，进入本体内部后，左右挡板挡住上横板621，防止其脱落，进一步的，竖直支撑板623的高度d1与左右挡板的高度d2相同。该种结构保证滑块和滑台装配的稳定性，且不需要额外的安装工具，结构更加简单。

　　x轴组件5包括x轴滑台51、x轴滑块52、x轴电机53、x轴电机驱动器54和x轴光栅尺533，x轴滑台51固定在所述y轴滑块62下表面，x轴滑块52部分嵌入所述x轴滑台51内，x轴光栅尺533安装在x轴电机53上，用于获取旋转支架3在x方向上的直线的位置信息并驱动x轴电机53动作。

　　x轴电机53包括x轴电机定子532和x轴电机动子531，x轴滑块52嵌入x轴滑台51中并留有一定的容置空间，x轴电机定子532安装在容置空间内的x轴滑台51上，x轴电机动子531安装在容置空间内的x轴滑块52上。

　　x轴滑台的结构与y轴滑台结构相同，x轴滑块与y轴滑块的结构相同，本申请不进行赘述。

　　本申请在电机上连接有光栅尺，利用光栅尺来测量旋转支架移动的距离，以及在旋转电机上连接旋转绝对值式编码器，来测量旋转支架的旋转角度，使得成像系统的移动位置更加精确，进而使得患者的牙弓在同一次扫描内完成，减少患者检查时间，获取低失真的图像。

　　由于y轴滑块62可以在y轴滑台61中自由滑动，y轴电机定子632与y轴滑台61固定，动子631与y轴滑块62固定，那么动子631沿着定子632直线与旋转支架固定，因此，那么y轴滑块也就驱动旋转支架向y轴方向滑动了，类似的，x轴方向也是一样的原理驱动旋转支架做x轴向滑动。

　　y轴光栅尺和x轴光栅尺均为绝对值式光栅尺，协同旋转绝对值式编码器可以在任何位置均能获取旋转中心的绝对位置和成像系统与x轴之间的角度，y轴电机和x轴电机均采用直驱方式，无回差，y轴电机驱动器和x轴电机驱动器均为ethercat总线型闭环控制器。

　　为了实现x轴向、y轴向和旋转方向的精确定位，采用位置控制方式，x轴电机驱动器根据从ethercat总线上获取的坐标以及x轴光栅尺的反馈位置驱动x轴直线电机在固定时间间隔内运行到指定坐标，y轴运动装置同上，旋转电机驱动器根据从ethercat总线上获取的角度以及旋转绝对值式编码器的反馈角度驱动旋转直驱电机在固定时间间隔内运行到指定角度。

　　s1：设置原点o和三维坐标，即x轴方向、y轴方向和z轴方向，如图8所示，系统坐标复位至原点位置，且所述成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为α度；

　　s2：根据患者下颌面高度调节牙托，使线激光扫描系统的中心与患者下颌面中心处于同一水平高度，患者就位，进入扫描模式，保持y轴和x轴方向处于原点不动，旋转方向按照俯视顺时针进行旋转扫描，上位机采集当前线激光扫描系统的绝对角度以及成像系统与x轴之间的角度；

　　s3：旋转至成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为β度时，上位机根据采集到的数据、操作者预设的修正系数以及成像系统距离患者的距离进行曲线拟合，得出最终的运行轨迹方程以及法线方程，其中，β＜α；

　　s4：根据扫描总帧数以及运行轨迹进行长度均分，得出的坐标点即为发送给成像系统同步信号的同步位置点，再将相邻两个坐标根据轨迹方程分割，分割后的每个点再根据法线方程计算出原点的对应坐标及旋转角度；

　　具体的，为了实现三轴联动位置控制，本发明采用ethercat总线控制方案，上位机计算出运行轨迹后，对轨迹坐标进行细分，根据临床需要总的图像帧数，计算出每帧应向成像系统发送同步信号的位置坐标，再根据轨迹方程将相邻两个位置坐标分割成10到100个坐标点，利用ethercat总线发送给x轴直线电机驱动器、y轴直线电机驱动器以及旋转直驱电机驱动器驱动控制电机运动。

　　s5：旋转至成像系统中心点到原点连线与x轴正方向夹角为γ度时，上位机开始向x轴、y轴以及旋转直驱电机组件发送坐标点，x轴组件和y轴组件根据坐标驱动旋转支架做出平移，进行三轴联动，其中，γ＜β，α-γ＝90；线激光扫描系统围绕原点z轴做旋转运动，运动角度90度，该角度范围可获取清晰完整的牙弓轨迹。

　　s6：运行后，当成像系统中心点到经过步骤5偏移后的旋转中心点连线与x轴正方向夹角为δ度时，x射线源发生器开始发出射线，往后每到达一个同步位置点时上位机均给成像系统发送同步信号；其中，δ＜γ。

　　s7：旋转至成像系统中心点到经过步骤6偏移后的旋转中心点连线与x轴正方向夹角为ε度时，扫描结束，其中，ε＜0。

　　s1：系统坐标复位至原点位置，成像系统中心点到原点连线：根据患者下颌面高度调节牙托，使线激光扫描系统的中心与患者下颌面中心处于同一水平高度，患者就位，进入扫描模式，保持y轴和x轴方向处于原点不动，旋转方向按照俯视顺时针进行旋转扫描，上位机处理模块读取线的数据进行数据采集。

　　s3：旋转至成像系统中心点到原点连线度时，上位机处理模块根据采集到的数据以及操作者预设的修正系数以及成像系统距离患者的距离进行曲线拟合，得出最终的运行轨迹方程以及法线方程，根据扫描总帧数以及运行轨迹进行长度均分，得出的坐标点即为发送给成像系统同步信号的同步位置点，再将相邻两个坐标根据轨迹方程分割，分割后的每个点再根据法线方程计算出原点的对应坐标及旋转角度。

　　s4：旋转至成像系统中心点到偏移后的旋转中心点连线度时，上位机处理模块开始向x轴、y轴以及旋转电机驱动器发送坐标点，进行三轴联动，进入运行轨道后，当成像系统中心点到原点连线度时，x射线源发生器开始出射线，往后每到达一个同步位置点时上位机处理模块给成像系统发送同步信号。

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