实现矫形头盔3D打印的云系统及矫形头盔3D打印方法与流程

本申请属于医用矫形产品制备技术领域，具体涉及一种用于实现矫形头盔3d打印的云系统及矫形头盔3d打印方法。

背景技术：

扁头综合征在新生儿中具有较高的发病率，分为骨缝闭合性扁头综合征和非骨缝闭合性扁头综合症，对于骨缝闭合性扁头综合征，通常需要同时采用手术治疗和头盔矫形治疗。

在采用头盔矫形治疗时，由于每个婴儿患者的头部具有唯一的几何形状，因此所有的扁头综合征的矫形头盔必须个性化定制。现有的扁头综合征矫形头盔的制造过程包括：采用3d激光扫描器获取患者的头部几何形状；运用电脑软件，矫形师修改扫描获得理想几何形状；根据理想几何形状加工泡沫材料，获得头盔的阳模；在阳模上热塑形成头盔毛坯；对头盔毛坯进行修剪、钻孔和抛光等处理，得到头盔壳体。

由于患者的头部具有唯一性，因而每个患者均需制备出一个阳模，仅制作阳模的时间通常就需要一周的时间，再加上制备和处理头盔壳体的时间等，等待的时间就更长；同时，矫形师的矫形修改，以及先形成头盔毛坯再处理的工艺流程，均增加了制备过程的繁杂性；不能快速便捷的制备头盔对患者的头部进行矫形。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种用于实现矫形头盔3d打印的云系统及矫形头盔3d打印方法，通过云系统控制3d打印设备打印矫形头盔，简化了矫形头盔的制备工序，节省了制备时间，有利于快速便捷的制备头盔，即时对患者的头部进行矫形。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于实现矫形头盔3d打印的云系统，所述云系统包括云服务器，以及与所述云服务器通信连接的医生终端、工程师终端和3d打印设备；其中，

所述医生终端将采集的患者头型数据传输到所述云服务器；

所述云服务器匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型，并将所述头盔模型的模型信息下发到所述医生终端；

所述医生终端接收对所述模型信息进行确认的第一确认指令，并将所述第一确认指令上传到所述云服务器；

所述云服务器基于所述第一确认指令，生成所述头盔模型的3d打印路径，并基于所述3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端；

所述工程师终端接收对所述模拟打印结果进行确认的第二确认指令，并将所述第二确认指令上传到所述云服务器；

所述云服务器在接收到所述第二确认指令后，根据所述3d打印路径控制所述3d打印设备进行打印，获得矫形头盔，所述矫形头盔包括外壳以及内衬，所述外壳与内衬通过凹凸配合可拆卸的打印成一体。

优选地，所述3d打印路径包括外壳和内衬3d打印路径，所述云服务器在接收到所述第一确认指令后，从所述头盔模型中分离出外壳模型和内衬模型，对所述外壳模型和内衬模型进行分层处理，得到每层的外壳截面图案和内衬截面图案，并基于每层的所述外壳截面图案和内衬截面图案规划每层的外壳和内衬3d打印路径，其中，所述外壳截面图案包括外壁结构对应的线条和内壁结构对应的线条，所述外壁结构和所述内壁结构之间形成有填充空间，所述填充空间内填充有波浪形状的填充结构，所述矫形头盔的外壳内壁还向内侧形成有多条纵向布置的凸起，相邻的凸起之间形成接合凹槽，所述内衬截面图案包括衬垫本体对应的线条，所述衬垫本体内侧光滑，所述衬垫本体向外侧凸出多条纵向布置的接合凸起；

所述云服务器还根据所述外壳截面图案确定与所述外壳模型对应的外壳物理数据，并基于有限元分析，对所述外壳模型进行区域划分，确定划分的各所述区域的受力信息，根据所述外壳物理数据和所述受力信息，确定各所述区域的打印参数，以基于所述3d打印路径和所述打印参数控制所述3d打印设备进行打印。

优选地，所述云系统还包括患者终端，所述患者终端与所述云服务器通信连接；

所述患者终端向所述云服务器反馈使用所述矫形头盔的反馈信息，所述云服务器接收所述反馈信息，并将所述反馈信息下发到所述医生终端；

所述医生终端接收基于所述反馈数据对所述患者头型数据进行修正的修正数据，并将所述修正数据上传到所述云服务器；所述云服务器基于所述修正数据，执行匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型的步骤。

优选地，所述云服务器将与所述头盔模型对应的头盔样式下发到所述患者终端，所述患者终端基于所述头盔样式向所述云服务器发送头盔选型指令。

优选地，所述工程师终端接收所述矫形头盔打印过程中，所述云服务器发送警示信息，并根据所述警示信息向所述云服务器发送调试请求，以排查与所述警示信息对应的异常。

本发明还提供一种基于云系统的矫形头盔3d打印方法，所述云系统包括云服务器，以及与所述云服务器通信连接的医生终端、工程师终端和3d打印设备；

所述矫形头盔3d打印方法包括以下步骤：

s100，所述医生终端将采集的患者头型数据传输到所述云服务器；

s200，所述云服务器匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型，并将所述头盔模型的模型信息下发到所述医生终端；

s300，所述医生终端接收对所述模型信息进行确认的第一确认指令，并将所述第一确认指令上传到所述云服务器；

s400，所述云服务器基于所述第一确认指令，生成所述头盔模型的3d打印路径，并基于所述3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端；

s500，所述工程师终端接收对所述模拟打印结果进行确认的第二确认指令，并将所述第二确认指令上传到所述云服务器；

s600，所述云服务器在接收到所述第二确认指令后，根据所述3d打印路径控制所述3d打印机对所述头盔进行打印，获得矫形头盔，其中，所述矫形头盔包括外壳以及内衬，所述外壳与内衬通过凹凸配合可拆卸的打印成一体。

优选地，所述3d打印路径包括外壳和内衬3d打印路径，在所述步骤s400中：

所述云服务器在接收到所述第一确认指令后，从所述头盔模型中分离出外壳模型和内衬模型，对所述外壳模型和内衬模型进行分层处理，得到每层的外壳截面图案和内衬截面图案，并基于每层的所述外壳截面图案和内衬截面图案规划每层的外壳和内衬3d打印路径，其中，所述外壳截面图案包括外壁结构对应的线条和内壁结构对应的线条，所述外壁结构和所述内壁结构之间形成有填充空间，所述填充空间内填充有波浪形状的填充结构，所述矫形头盔的外壳内壁还向内侧形成有多条纵向布置的凸起，相邻的凸起之间形成接合凹槽，所述内衬截面图案包括衬垫本体对应的线条，所述衬垫本体内侧光滑，所述衬垫本体向外侧凸出多条纵向布置的接合凸起；

所述云服务器还根据所述外壳截面图案确定与所述外壳模型对应的外壳物理数据，并基于有限元分析，对所述外壳模型进行区域划分，确定划分的各所述区域的受力信息，根据所述外壳物理数据和所述受力信息，确定各所述区域的打印参数，以基于所述3d打印路径和所述打印参数控制所述3d打印设备进行打印。

优选地，所述云系统还包括患者终端，所述患者终端与所述云服务器通信连接，在所述步骤s600之后，所述方法还包括：

所述患者终端向所述云服务器反馈使用所述矫形头盔的反馈信息，所述云服务器接收所述反馈信息，并将所述反馈信息下发到所述医生终端；

所述医生终端接收基于所述反馈数据对所述患者头型数据进行修正的修正数据，并将所述修正数据上传到所述云服务器；所述云服务器基于所述修正数据，执行匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型的步骤。

优选地，在所述步骤s200之后，所述方法还包括：

所述云服务器将与所述头盔模型对应的头盔样式下发到所述患者终端，所述患者终端基于所述头盔样式向所述云服务器发送头盔选型指令。

优选地，在所述步骤s600中：

所述工程师终端接收所述矫形头盔打印过程中，所述云服务器发送警示信息，并根据所述警示信息向所述云服务器发送调试请求，以排查与所述警示信息对应的异常。

本发明的有益效果：

设置用于实现矫形头盔3d打印的云系统，该云系统包括云服务器，以及与云服务器通信连接的医生终端、工程师终端和3d打印设备。在制备矫形头盔时，先由医生终端采集患者头型数据，并将该采集的患者头型数据传输到云服务器；由云服务器匹配与该患者头型数据对应的头盔模型，并将匹配的头盔模型的模型信息下发到医生终端；医生终端在接收到对模型信息进行确认的第一确认指令后，将第一确认指令上传到云服务器；由云服务器生成头盔模型的3d打印路径，并依据3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端；此后，工程师终端将接收的对模拟打印结果进行确认的第二确认指令上传到云服务器，通过云服务器根据3d打印路径控制3d打印设备进行打印，获得包括外壳以及内衬，且该外壳和内衬通过燕尾槽或者t型槽凹凸配合成可拆卸的结构，打印时成一体形成矫形头盔。以此，通过云系统中的云服务器控制3d打印设备打印矫形头盔，避免了制备阳模，以及矫形修改和先形成头盔毛坯再处理的工艺流程，缩短了矫形头盔的制备周期，简化了制备的工艺流程，实现快速便捷的制备头盔对患者的头部进行矫形。

附图说明

以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图中：

图1是本发明实施例中用于实现矫形头盔3d打印的云系统架构示意图；

图2是本发明实施例中矫形头盔的塑料外壳和硅胶垫的爆炸示意图；

图3是本发明实施例中外壳截面图案和内衬截面图案的示意图；

图4是本发明实施例中外壳截面图案和内衬截面图案的具体结构示意图；

图5是本发明实施例中预设公式所涉及各参数的示意图；

图6是本发明实施例中基于云系统的矫形头盔3d打印方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中采用步骤编号(字母或数字编号)来指代某些具体的方法步骤，仅仅是出于描述方便和简洁的目的，而绝不是用字母或数字来限制这些方法步骤的顺序。本领域的技术人员能够明了，相关方法步骤的顺序，应由技术本身决定，不应因步骤编号的存在而被不适当地限制。

本发明提供了一种用于实现矫形头盔3d打印的云系统。请参照图1，该云系统包括云服务器1，以及与所述云服务器1通信连接的医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4；其中，

所述医生终端2将采集的患者头型数据传输到所述云服务器1；

所述云服务器1匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型，并将所述头盔模型的模型信息下发到所述医生终端2；

所述医生终端2接收对所述模型信息进行确认的第一确认指令，并将所述第一确认指令上传到所述云服务器1；

所述云服务器1基于所述第一确认指令，生成所述头盔模型的3d打印路径，并基于所述3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3；

所述工程师终端3接收对所述模拟打印结果进行确认的第二确认指令，并将所述第二确认指令上传到所述云服务器1；

所述云服务器1在接收到所述第二确认指令后，根据所述3d打印路径控制所述3d打印设备4进行打印，获得矫形头盔，所述矫形头盔包括外壳以及内衬，所述外壳与内衬通过凹凸配合可拆卸的打印成一体。

本实施例设置用于实现矫形头盔3d打印的云系统，该云系统包括云服务器1，以及与云服务器1通信连接的医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4。在制备矫形头盔时，先由医生终端2采集患者头型数据，并将该采集的患者头型数据传输到云服务器1；由云服务器1匹配与该患者头型数据对应的头盔模型，并将匹配的头盔模型的模型信息下发到医生终端2；医生终端2在接收到对模型信息进行确认的第一确认指令后，将第一确认指令上传到云服务器1；由云服务器1生成头盔模型的3d打印路径，并依据3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3；此后，工程师终端3将接收的对模拟打印结果进行确认的第二确认指令上传到云服务器1，通过云服务器1根据3d打印路径控制3d打印设备4进行打印，获得包括外壳以及内衬，且该外壳和内衬通过燕尾槽或者t型槽凹凸配合成可拆卸的结构，打印时成一体形成矫形头盔。以此，通过云系统中的云服务器1控制3d打印设备4打印矫形头盔，避免了制备阳模，以及矫形修改和先形成头盔毛坯再处理的工艺流程，缩短了矫形头盔的制备周期，简化了制备的工艺流程，实现快速便捷的制备头盔对患者的头部进行矫形。

具体地，图1示出了本实施例的云系统架构，用以控制矫形头盔的3d打印，矫形头盔用于对患有骨缝闭合性扁头综合征的婴儿患者进行头部矫正。该云系统至少包含云服务器1，以及与云服务器1通信连接的医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4。其中，云服务器1作为数据处理中心，接收用于打印的各类数据分析后控制打印；医生终端2用于与云服务器1交互上传扫描的患者头型数据，并确认头盔数据；工程师终端3则与云服务器1交互监控打印过程，并确认仿真结果；3d打印设备4则在接收到云服务器1的打印指令后进行头盔打印。

进一步地，医生终端2通信连接有医用扫描设备，通过该医用扫描设备对患者的头部形状进行扫描采集，获得患者头型数据传输到医生终端2显示。医生对医生终端2显示的患者头型数据进行查看确认后触发上传操作，将该采集的患者头型数据上传到云服务器1。由云服务器1对患者头型数据进行匹配，查找与其对应的头盔模型，并将匹配的头盔模型的模型信息下发到医生终端2，供医生确认该头盔模型是否可用于患者的治疗。

其中，云服务器1预先对各种类型的头型数据进行分类训练，获得可采用相同矫形头盔进行矫正的头型数据分类。因同一类型下的头型数据可采用相同的矫形头盔进行矫正，故针对每一类头型数据设置一个适用的矫形头盔模型。云服务器1在接收到患者头型数据后，将该患者头型数据和其中各个分类的头型数据进行相似度计算，得到各个分类头型数据与该患者头型数据的相似度。相似度最高的分类即为患者头型数据所归属的头型数据分类，该头型数据分类所适用的矫形头盔模型即为与患者头型数据匹配的头盔模型。

进一步地，医生终端2对云服务器1下发的模型信息进行接收并显示，医生通过查看模型信息，判断该头盔模型是否适用于对患者的头型进行矫正。若适用于对患者的头型矫正，则在医生终端2触发第一确认指令。医生终端2将接收的第一确认指令上传到云服务器1，云服务器1依据该第一确认指令，生成对该头盔模型进行打印的3d打印路径。其中，矫形头盔为包括外壳以及内衬的双层头盔，并且外壳优选以塑料形成，包含外壁和内壁，用以对患者头部进行矫正，内衬优选以硅胶形成，包含衬垫本体，衬垫本体的内测光滑，以在佩戴时与患者头部接触。请参照图2，图2中示出的塑料壳体10和硅胶垫20即分别构成双层头盔的外壳和内衬。因塑料壳体10和硅胶垫20的打印材料不同，由3d打印设备4的不同打印头分别打印，故所生成的3d打印路径也针对塑料壳体10和硅胶垫20而分别不同；但本实施例中两者交替打印，形成最终嵌合装配的矫形头盔，使得外壳与内衬通过燕尾槽或者t型槽凹凸配合成可拆卸的结构，且打印成一体，无需人工再次组装。

反之，若医生判断匹配出的头盔模型不适用于对患者的头型进行矫正，则在医生终端2触发重新匹配指令。医生终端2将接收的重新匹配指令上传到云服务器1，由云服务器1重新为患者头型数据匹配对应的头盔模型。并且，若经多次匹配所得到的头盔模型，经医生判断均不适用于对患者的头型矫正，则由云服务器1将患者头型数据输出到工程师终端3，以供工程师针对该患者头型数据设计与其匹配的头盔模型上传到云服务器1。由云服务器1将该头盔模型的模型信息下发到医生终端2，供医生确定是否适用于对患者的头型进行矫正。

更进一步地，为了确保矫形头盔的准确打印，云服务器1中设置有模拟打印机制。依据生成的3d打印路径进行模型打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3，由工程师查看该模拟打印结果是否与头盔模型一致，若一致则在工程师终端3触发第二确认指令。工程师终端3将接收的第二确认指令上传到云服务器1，云服务器1在接收到该第二确认指令后，控制3d打印设备4按照3d打印路径进行打印，得到对患者头型进行矫正的矫形头盔。

进一步地，本实施例将3d打印路径中用于对塑料壳体10进行打印的路径，作为3d打印路径包含的外壳3d打印路径；并且将3d打印路径中用于对硅胶垫20进行打印的路径，作为3d打印路径包含的内衬3d打印路径。

所述云服务器1在接收到所述第一确认指令后，从所述头盔模型中分离出外壳模型和内衬模型，对所述外壳模型和内衬模型进行分层处理，得到每层如图3所示的外壳截面图案100和内衬截面图案200，并基于每层的所述外壳截面图案100和内衬截面图案200规划每层的外壳和内衬3d打印路径，其中，请参照图4，所述外壳截面图案100包括外壁结构101对应的线条和内壁结构102对应的线条，所述外壁结构101和所述内壁结构102之间形成有填充空间，所述填充空间内填充有波浪形状的填充结构103，所述矫形头盔的外壳内壁还向内侧形成有多条纵向布置的凸起104，相邻的凸起104之间形成接合凹槽，所述内衬截面图案200包括衬垫本体对应的线条，所述衬垫本体内侧光滑，所述衬垫本体向外侧凸出多条纵向布置的接合凸起202；

所述云服务器1还根据所述外壳截面图案确定与所述外壳模型对应的外壳物理数据，并基于有限元分析，对所述外壳模型进行区域划分，确定划分的各所述区域的受力信息，根据所述外壳物理数据和所述受力信息，确定各所述区域的打印参数，以基于所述3d打印路径和所述打印参数控制所述3d打印设备4进行打印。

进一步地，云服务器1在接收到第一确认指令后，对双层的头盔模型包含的塑料外壳10和硅胶垫20进行拆分，从其中分离出塑料外壳10和硅胶垫20分别作为外壳模型和内衬模型。此后对外壳模型和内衬模型分别进行分层处理，获得每层的外壳截面图案100和内衬截面图案200。其中，为了在双层头盔的外壳和内衬之间形成燕尾槽或t型槽凹凸配合的可拆卸结构，在外壳内壁向内侧形成多条纵向布置的凸起104，相邻的凸起104之间形成接合凹槽；同时在将内衬的衬垫本体内侧设置为光滑外，还在衬垫本体向外非接触头部的外侧设置凸出多条纵向布置的接合凸起202，以使得接合凹槽和接合凸起202配合形成可拆卸结构。因此，本实施例外壳截面图案100包含外壳各部件的线条图形，内衬截面图案200则包含内衬各部件的线条图像。具体请参照如图4，外壳截面图案100至少包括外壳结构105对应的线条和凸起104对应的线条，外壳结构105对应的线条又包括外壁结构101对应的线条和内壁结构102对应的线条。通过每层构成外壁结构101、内壁结构102和凸起104的路径，形成每层各自对应的外壳3d打印路径。内衬截面图案200则至少包括衬垫本体结构201对应的线条和接合凸起202对应的线条，由此形成每层各自对应的内衬3d打印路径。

可理解地，患者头部分为矫形区和非矫形区，对应到矫形头盔上，矫形头盔也分为矫形区和非矫形区，在对患者进行矫正时，患者头部的矫形区与矫形头盔的矫形区对应，因而矫形头盔的矫形区所受到患者头部的力较大，为保证矫正的效果，矫形头盔矫形区的形变应控制在规定的范围内，该形变量通常应控制在2mm以内。为实现该目的，就需要增强矫形头盔矫形区的刚度，也即，需要增强矫形头盔矫形区处塑料壳体10的刚度。在外壁结构101和内壁结构102的厚度一定的情况下，塑料壳体10的刚度主要通过在外壁结构101和内壁结构102之间所形成的填充空间内设置波浪形的填充结构103，波浪形的填充结构103连接外壁结构101和内壁结构102，使得外壁结构101、填充结构103和内壁结构102形成一个整体，增强塑料壳体10结构的刚度，进而增强整个塑料壳体10的刚度。

进一步地，该位于外壁结构101和内壁结构102之间的填充结构103，同样依据打印而成，对外壳模型进行分层处理得到的外壳截面图案中包含该填充结构103的图案，并且该图案为波浪形。因此，在将构成每层外壁结构101、内壁结构102和凸起104的路径，形成为每层各自的外壳3d打印路径时，还将每层外壳截面图案中的波浪形添加到外壳3d打印路径中，形成完整的外壳3d打印路径。

更进一步地，波浪形的填充结构103通过改变其打印周期的长度，来使得塑料壳体10的刚度变化，并且长度和刚度的变化为反比例变化，即塑料壳体10的刚度随着波浪形的周期增大而减小。本实施例将周期作为打印参数之一，结合外壳模型的外壳物理数据和受力信息进行分析获得。具体地，云服务器1依据分层得到的外壳截面图案，对外壳模型的外壳物理数据进行确定，该所确定的外壳物理数据包括外壁结构101的厚度、内壁机构102的厚度和外壳结构105的厚度。其中，外壳结构105的厚度为该层外壳截面图案中外壁结构101与内壁结构102所组成的结构体的总厚度，由外壳截面图案包含外壳结构105的厚度信息确定。而外壁结构101的厚度信息和内壁结构102的厚度信息则可以根据3d打印设备4的参数确定，例如设定成打印头喷出材料的直径的整数倍，优选为一倍。

考虑到矫形区内各处的受力信息并不完全相同，因而可根据受力大小对矫形区进行进一步地细分，每一个细分区域内均按照其最大的受力信息确定波浪形的周期。具体地，将头盔模型与患者头型数据进行组合，以模拟头盔模型佩戴在患者头部的情形，形成受力模型，并对受力模型进行有限元分析，得到头盔模型各处的受力分析图。进而依据受力分析图所体现的受力差异性对头盔模型进行区域划分，获得每个区域的受力信息。

进一步地，云服务器1将外壳物理数据中的外壁结构101的厚度、内壁机构102的厚度，以及外壳结构105的厚度，与各区域的受力信息结合，确定各区域内波浪形的周期、干涉量等打印参数；以和3d打印路径结合控制3d打印设备4进行矫形头盔的准确打印。其中，干涉量为波浪形波峰的峰点与外壁结构101的中心线之间的距离，或波浪形波谷的谷点与内壁结构102的中心线之间的距离；峰点为波浪形波峰处的中间点，谷点为波浪形波谷处的中间点。并且，请参照图5，该包含周期和干涉量的打印参数可通过预设公式计算确定，预设公式优选为如下公式(1)：

e^*(x)/e＝0.9+2.7w-0.15t-0.3p+2.0i+0.009t²-12.3i²-0.2wt+0.8pi(1)

其中：e^*(x)/e为塑料壳体10一区域的刚度值(由该区域受力信息体现)，w为外壁结构101和内壁结构102的厚度，t为外壳结构105在该区域的厚度，p为波浪形的周期，i为干涉量。

其中：w的取值区间为[0.5,1]，单位mm；

t的取值区间为[4,15]，单位mm；

p的取值区间为[0,10]，单位mm；

i的取值区间为[0.05,0.4]，单位mm。

就某一区域而言，其刚度值e^*(x)/e为一个预先确定的数值，外壳结构105的厚度t和外壁结构101和内壁结构102的厚度w也均为已知，因而公式(1)可转化为公式(2)：

0＝-0.3p+2.0i-12.3i²+0.8pi+c(2)

其中c为已知数。

此后，可根据公式(2)拟出以i为横坐标、p为纵坐标的曲线图，再根据i的取值范围，在该取值范围内选取一个p的最大值(当然，p也应符合前述的取值范围)，从而确定具体的p的数值及i的数值。

由于i的取值范围较小，i对波浪形的振幅影响较小，而p直接影响填充结构103打印路径的总长，因而会直接影矫形响头盔的质量，简单的说p越大，矫形头盔越轻但矫形头盔的刚度越小，而通过公式(1)可得到合适的波浪形。使得将该类数值所形成的打印参数和3d打印路径结合，控制打印设备进行打印，可打印出对患者头型精准矫正的矫形头盔，矫形头盔在满足刚度设计要求的同时，还尽可能的减轻头盔的重量，实现最大化保护患者的目的。

更进一步地，本实施例的云系统还包括患者终端5，所述患者终端5与所述云服务器1通信连接；

所述患者终端5向所述云服务器1反馈使用所述矫形头盔的反馈信息，所述云服务器1接收所述反馈信息，并将所述反馈信息下发到所述医生终端2；

所述医生终端2接收基于所述反馈数据对所述患者头型数据进行修正的修正数据，并将所述修正数据上传到所述云服务器1；所述云服务器1基于所述修正数据，执行匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型的步骤。

本实施例的云系统除了云服务器1、医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4外，还可接入与云服务器1通信连接的患者终端5。患者终端5用于将矫形头盔佩戴过程中的佩戴感受或者佩戴问题反馈到云服务器1，以在佩戴感受较差时对矫形头盔进行改进优化或者对佩戴问题进行解答，方便了患者矫形头盔的使用。

具体地，婴儿在佩戴头盔进行头型矫正的过程中，婴儿家属对婴儿头型以及婴儿状态进行观察，并将存在的疑问或者状态感受作为使用矫形头盔的反馈信息，通过患者终端5反馈到云服务器1。云服务将接收的该类反馈信息下发到医生终端2，由医生终端2显示供医生查看。医生判断反馈信息体现的状态感受是否属于正常感受，若属于正常感受则向云服务器1返回正常的回复信息，由云服务器1下发到患者终端5。或者由医生对反馈信息中的疑问进行解答，形成回复信息上传到云服务器1，由云服务器1下发到患者终端5，以解决疑问。

进一步地，若经医生判定患者终端5反馈的反馈数据为异常数据，如矫形区和非矫形区划分不适合，没有达到矫正效果，或者过度矫正等异常。此时，需要对患者头型数据进行修正。具体地，由医用扫描设备重新获取患者头型数据，作为对初始获得的患者头型数据进行修正的修正数据，传输到医生终端2。医生终端2将接收的该修正数据上传到云服务器1，由云服务器1依据该修正数据，对初始的患者头型数据进行修正，并为修正后的患者头型数据匹配对应的头盔模型，以生成3d打印路径重新打印矫形头盔。其中，对初始的患者头型数据的修正，可以是用修正数据对该初始的患者头型数据的替换；也可以是比对两者之间的差异，通过差异对初始的患者头型数据进行修正，具体对此不做限制。

需要说明的是，本实施例的患者终端5除了向云服务器1传输反馈信息外，还可对头盔模型进行选型。云服务器1在匹配出与患者头型数据对应的头盔模型之后，将该头盔模型所具有的头盔样式下发到患者终端5，由患者终端5显示。患者家属通过对显示的各头盔样式进行查看，从其中选择所需求的头盔样式触发头盔选型指令。此后，患者终端5将该头盔选型指令上传到云服务器1，以便于云服务器1控制3d打印设备4打印出头盔选型指令所选择样式的矫形头盔。

进一步地，本实施例的工程师终端3除了对模拟打印结果进行确认之外，还对整个打印过程进行监控。工程师终端3接收矫形头盔打印过程中，云服务器1发送的警示信息，并根据警示信息向云服务器1发送调试请求，以排查与警示信息对应的异常。具体地，云服务器1在依据3d打印路径和打印参数控制3d打印设备4，对矫形头盔进行打印的过程中，一旦出现打印异常，则向工程师终端3发送警示信息。其中，打印异常可能是3d打头设备的硬件运行异常，也可能是3d打印设备4的软件控制异常。

工程师对工程师终端3接收的警示信息进行查看，并判定是硬件运行异常还是软件控制异常。若是硬件运行异常则通过工程师终端3向云服务器1发送解决方案信息，由云服务器1转发到对3d打印设备4进行操作的人员的终端，或者转发到3d打印设备4，由操作人员依据解决方案信息对硬件运行异常进行排查。若经判定打印异常为软件控制异常，则通过工程师终端3向云服务器1发送调试请求，以请求对软件的运行进行调试，通过调试排产异常。

需要说明的是，工程师终端3除了对矫形头盔的打印过程进行监控外，还可扩展到矫形头盔的全过程监控，包括打印前期接收用于打印的各类数据并进行分析的过程。通过全过程监控，确保矫形头盔的准确有效打印。

此外，请参见图6，本发明还提供了一种基于云系统的矫形头盔3d打印方法，该云系统包括云服务器1、以及与所述云服务器1通信连接的医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4。

该矫形头盔3d打印方法包括以下步骤：

步骤s100，所述医生终端2将采集的患者头型数据传输到所述云服务器1；

步骤s200，所述云服务器1匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型，并将所述头盔模型的模型信息下发到所述医生终端2；

步骤s300，所述医生终端2接收对所述模型信息进行确认的第一确认指令，并将所述第一确认指令上传到所述云服务器1；

步骤s400，所述云服务器1基于所述第一确认指令，生成所述头盔模型的3d打印路径，并基于所述3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3；

步骤s500，所述工程师终端3接收对所述模拟打印结果进行确认的第二确认指令，并将所述第二确认指令上传到所述云服务器1；

步骤s600，所述云服务器1在接收到所述第二确认指令后，根据所述3d打印路径控制所述3d打印机对所述头盔进行打印，获得矫形头盔，其中，所述矫形头盔包括外壳以及内衬，所述外壳与内衬通过凹凸配合可拆卸的打印成一体。

在本实施例基于云系统的矫形头盔3d打印方法中，云系统包括云服务器1，以及与云服务器1通信连接的医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4。在制备矫形头盔时，医生终端2采集患者头型数据，并将该采集的患者头型数据传输到云服务器1；由云服务器1匹配与该患者头型数据对应的头盔模型，并将匹配的头盔模型的模型信息下发到医生终端2；医生终端2在接收到对模型信息进行确认的第一确认指令后，将第一确认指令上传到云服务器1；由云服务器1生成头盔模型的3d打印路径，并依据3d打印路径进行模拟打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3；此后，工程师终端3将接收的对模拟打印结果进行确认的第二确认指令上传到云服务器1，通过云服务器1根据3d打印路径控制3d打印设备4进行打印，获得包括外壳以及内衬，且该外壳和内衬通过燕尾槽或者t型槽凹凸配合成可拆卸的结构，打印时成一体形成矫形头盔。以此，通过云系统中的云服务器1控制3d打印设备4打印矫形头盔，避免了制备阳模，以及矫形修改和先形成头盔毛坯再处理的工艺流程，缩短了矫形头盔的制备周期，简化了制备的工艺流程，实现快速便捷的制备头盔对患者的头部进行矫形。

具体地，在图1所示出的云系统架构中，云服务器1作为数据处理中心，接收用于打印的各类数据分析后控制打印；医生终端2用于与云服务器1交互上传扫描的患者头型数据，并确认头盔数据；工程师终端3则与云服务器1交互监控打印过程，并确认仿真结果；3d打印设备4则在接收到云服务器1的打印指令后进行头盔打印。

进一步地，医生终端2通信连接有医用扫描设备，通过该医用扫描设备对患者的头部形状进行扫描采集，获得患者头型数据传输到医生终端2显示。医生对医生终端2显示的患者头型数据进行查看确认后触发上传操作，将该采集的患者头型数据上传到云服务器1。由云服务器1对患者头型数据接收并匹配，查找与其对应的头盔模型，并将匹配的头盔模型的模型信息下发到医生终端2，供医生确认该头盔模型是否可用于患者的治疗。

其中，云服务器1预先对各种类型的头型数据进行分类训练，获得可采用相同矫形头盔进行矫正的头型数据分类。因同一类型下的头型数据可采用相同的矫形头盔进行矫正，故针对每一类头型数据设置一个适用的矫形头盔模型。云服务器1在接收到患者头型数据后，将该患者头型数据和其中各个分类的头型数据进行相似度计算，得到各个分类头型数据与该患者头型数据的相似度。相似度最高的分类即为患者头型数据所归属的头型数据分类，该头型数据分类所适用的矫形头盔模型即为与患者头型数据匹配的头盔模型。

进一步地，医生终端2对云服务器1下发的模型信息进行接收并显示，医生通过查看模型信息，判断该头盔模型是否适用于对患者的头型进行矫正。若适用于对患者的头型矫正，则在医生终端2触发第一确认指令。医生终端2将接收的第一确认指令上传到云服务器1，云服务器1依据该第一确认指令，生成对该头盔模型进行打印的3d打印路径。其中，矫形头盔为包括外壳以及内衬的双层头盔，并且外壳优选以塑料形成，包含外壁和内壁，用以对患者头部进行矫正，内衬优选以硅胶形成，包含衬垫本体，衬垫本体的内测光滑，以在佩戴时与患者头部接触。请参照图2，图2中示出的塑料壳体10和硅胶垫20即分别构成双层头盔的外壳和内衬。因塑料壳体10和硅胶垫20的打印材料不同，由3d打印设备4的不同打印头分别打印，故所生成的3d打印路径也针对塑料壳体10和硅胶垫20而分别不同；但本实施例中两者交替打印，形成最终嵌合装配的矫形头盔，使得外壳与内衬通过燕尾槽或者t型槽凹凸配合成可拆卸的结构，且打印成一体，无需人工再次组装。

反之，若医生判断匹配出的头盔模型不适用于对患者的头型进行矫正，则在医生终端2触发重新匹配指令。医生终端2将接收的重新匹配指令上传到云服务器1，由云服务器1重新为患者头型数据匹配对应的头盔模型。并且，若经多次匹配所得到的头盔模型，经医生判断均不适用于对患者的头型矫正，则云服务器1将患者头型数据输出到工程师终端3，以供工程师针对该患者头型数据设计与其匹配的头盔模型上传到云服务器1。云服务器1将该头盔模型的模型信息下发到医生终端2，供医生确定是否适用于对患者的头型进行矫正。

更进一步地，为了确保矫形头盔的准确打印，云服务器1中设置有模拟打印机制。依据生成的3d打印路径进行模型打印，生成模拟打印结果下发到工程师终端3，由工程师查看该模拟打印结果是否与头盔模型一致，若一致则在工程师终端3触发第二确认指令。工程师终端3将接收的第二确认指令上传到云服务器1，云服务器1在接收到该第二确认指令后，控制3d打印设备4按照3d打印路径进行打印，得到对患者头型进行矫正的矫形头盔。

进一步地，本实施例将3d打印路径中用于对塑料壳体10进行打印的路径，作为3d打印路径包含的外壳3d打印路径；并且将3d打印路径中用于对硅胶垫20进行打印的路径，作为3d打印路径包含的内衬3d打印路径。

在所述步骤s400中，所述云服务器1在接收到所述第一确认指令后，从所述头盔模型中分离出外壳模型和内衬模型，对所述外壳模型和内衬模型进行分层处理，得到每层如图3所示的外壳截面图案100和内衬截面图案200，并基于每层的所述外壳截面图案100和内衬截面图案200规划每层的外壳和内衬3d打印路径，其中，请参照图4，所述外壳截面图案100包括外壁结构101对应的线条和内壁结构102对应的线条，所述外壁结构101和所述内壁结构102之间形成有填充空间，所述填充空间内填充有波浪形状的填充结构103，所述矫形头盔的外壳内壁还向内侧形成有多条纵向布置的凸起104，相邻的凸起104之间形成接合凹槽，所述内衬截面图案200包括衬垫本体对应的线条，所述衬垫本体内侧光滑，所述衬垫本体向外侧凸出多条纵向布置的接合凸起202；

所述云服务器1还根据所述外壳截面图案确定与所述外壳模型对应的外壳物理数据，并基于有限元分析，对所述外壳模型进行区域划分，确定划分的各所述区域的受力信息；根据所述外壳物理数据和所述受力信息，确定各所述区域的打印参数，以基于所述3d打印路径和所述打印参数控制所述3d打印设备4进行打印。

进一步地，云服务器1在接收到第一确认指令后，对双层的头盔模型包含的塑料外壳10和硅胶垫20进行拆分，从其中分离出塑料外壳10和硅胶垫20分别作为外壳模型和内衬模型。此后对外壳模型和内衬模型分别进行分层处理，获得每层的外壳截面图案100和内衬截面图案200。其中，为了在双层头盔的外壳和内衬之间形成燕尾槽或t型槽凹凸配合的可拆卸结构，在外壳内壁向内侧形成多条纵向布置的凸起104，相邻的凸起104之间形成接合凹槽；同时在将内衬的衬垫本体内侧设置为光滑外，还在衬垫本体向外非接触头部的外侧设置凸出多条纵向布置的接合凸起202，以使得接合凹槽和接合凸起202配合形成可拆卸结构。因此，本实施例外壳截面图案100包含外壳各部件的线条图形，内衬截面图案200则包含内衬各部件的线条图像。具体请参照如图4，外壳截面图案100至少包括外壳结构105对应的线条和凸起104对应的线条，外壳结构105对应的线条又包括外壁结构101对应的线条和内壁结构102对应的线条。通过每层构成外壁结构101、内壁结构102和凸起104的路径，形成每层各自对应的外壳3d打印路径。内衬截面图案200则至少包括衬垫本体结构201对应的线条和接合凸起202对应的线条，由此形成每层各自对应的内衬3d打印路径。

可理解地，患者头部分为矫形区和非矫形区，对应到矫形头盔上，矫形头盔也分为矫形区和非矫形区，在对患者进行矫正时，患者头部的矫形区与矫形头盔的矫形区对应，因而矫形头盔的矫形区所受到患者头部的力较大，为保证矫正的效果，矫形头盔矫形区的形变应控制在规定的范围内，该形变量通常应控制在2mm以内。为实现该目的，就需要增强矫形头盔矫形区的刚度，也即，需要增强矫形头盔矫形区处塑料壳体10的刚度。在外壁结构101和内壁结构102的厚度一定的情况下，塑料壳体10的刚度主要通过在外壁结构101和内壁结构102之间所形成的填充空间内设置波浪形的填充结构103，波浪形的填充结构103连接外壁结构101和内壁结构102，使得外壁结构101、填充结构103和内壁结构102形成一个整体，增强塑料壳体10结构的刚度，进而增强整个塑料壳体10的刚度。

进一步地，该位于外壁结构101和内壁结构102之间的填充结构103，同样依据打印而成，对外壳模型进行分层处理得到的外壳截面图案中包含该填充结构103的图案，并且该图案为波浪形。因此，在将构成每层外壁结构101、内壁结构102和凸起104的路径，形成为每层各自的外壳3d打印路径时，还将每层外壳截面图案中的波浪形添加到外壳3d打印路径中，形成完整的外壳3d打印路径。

更进一步地，波浪形的填充结构103通过改变其打印周期的长度，来使得塑料壳体10的刚度变化，并且长度和刚度的变化为反比例变化，即塑料壳体10的刚度随着波浪形的周期增大而减小。本实施例将周期作为打印参数之一，结合外壳模型的外壳物理数据和受力信息进行分析获得。具体地，云服务器1依据分层得到的外壳截面图案，对外壳模型的外壳物理数据进行确定，该所确定的外壳物理数据包括外壁结构101的厚度、内壁机构102的厚度和外壳结构105的厚度。其中，外壳结构105的厚度为该层外壳截面图案中外壁结构101与内壁结构102所组成的结构体的总厚度，由外壳截面图案包含外壳结构105的厚度信息确定。而外壁结构101的厚度信息和内壁结构102的厚度信息则可以根据3d打印设备4的参数确定，例如设定成打印头喷出材料的直径的整数倍，优选为一倍。

考虑到矫形区内各处的受力信息并不完全相同，因而可根据受力大小对矫形区进行进一步地细分，每一个细分区域内均按照其最大的受力信息确定波浪形的周期。具体地，将头盔模型与患者头型数据进行组合，以模拟头盔模型佩戴在患者头部的情形，形成受力模型，并对受力模型进行有限元分析，得到头盔模型各处的受力分析图。进而依据受力分析图所体现的受力差异性对头盔模型进行区域划分，获得每个区域的受力信息。

进一步地，云服务器1将外壳物理数据中的外壁结构101的厚度、内壁机构102的厚度，以及外壳结构105的厚度，与各区域的受力信息结合，确定各区域内波浪形的周期、干涉量等打印参数；以和3d打印路径结合控制3d打印设备4进行矫形头盔的准确打印。其中，干涉量为波浪形波峰的峰点与外壁结构101的中心线之间的距离，或波浪形波谷的谷点与内壁结构102的中心线之间的距离；峰点为波浪形波峰处的中间点，谷点为波浪形波谷处的中间点。并且，该包含周期和干涉量的打印参数可通过预设公式计算确定，预设公式优选为如上一实施例中的公式(1)，在此不做赘述。通过公式(1)确定波浪形的周期和干涉量，得到合适的波浪形，并将由该周期和干涉量形成的打印参数，结合3d打印路径，控制打印设备进行打印，可打印出对患者头型精准矫正的矫形头盔，矫形头盔在满足刚度设计要求的同时，还尽可能的减轻头盔的重量，实现最大化保护患者的目的。

更进一步地，本实施例的云系统还包括患者终端5，所述患者终端5与所述云服务器1通信连接；在所述步骤s600之后，所述方法还包括：

步骤a1，所述患者终端5向所述云服务器1反馈使用所述矫形头盔的反馈信息，所述云服务器1接收所述反馈信息，并将所述反馈信息下发到所述医生终端2；

步骤a2，所述医生终端2接收基于所述反馈数据对所述患者头型数据进行修正的修正数据，并将所述修正数据上传到所述云服务器1；所述云服务器1基于所述修正数据，执行匹配与所述患者头型数据对应的头盔模型的步骤。

本实施例云系统中的云服务器1除了通信连接有医生终端2、工程师终端3和3d打印设备4外，还通信连接有患者终端5。患者终端5用于将矫形头盔佩戴过程中的佩戴感受或者佩戴问题反馈到云服务器1，以在佩戴感受较差时对矫形头盔进行改进优化或者对佩戴问题进行解答，方便了患者对矫形头盔的使用。

具体地，婴儿在佩戴头盔进行头型矫正的过程中，婴儿家属对婴儿头型以及婴儿状态进行观察，并将存在的疑问或者状态感受作为使用矫形头盔的反馈信息，通过患者终端5反馈到云服务器1。云服务接收该类反馈信息并下发到医生终端2，由医生终端2显示供医生查看。医生判断反馈信息体现的状态感受是否属于正常感受，若属于正常感受则向云服务器1返回正常的回复信息；或者由医生对反馈信息中的疑问进行解答，形成回复信息上传到云服务器1；云服务器1接收该类回复信息并下发到患者终端5，以解决疑问。

进一步地，若经医生判定患者终端5反馈的反馈数据为异常数据，如矫形区和非矫形区划分不适合，没有达到矫正效果，或者过度矫正等异常。此时，需要对患者头型数据进行修正。具体地，由医用扫描设备重新获取患者头型数据，作为对初始获得的患者头型数据进行修正的修正数据，传输到医生终端2，通过医生终端2上传到云服务器1。云服务器1接收该修正数据，并依据其对初始的患者头型数据进行修正，进而为修正后的患者头型数据匹配对应的头盔模型，以生成3d打印路径重新打印矫形头盔。其中，云服务器1对初始的患者头型数据的修正，可以是用修正数据对该初始的患者头型数据的替换；也可以是比对两者之间的差异，通过差异对初始的患者头型数据进行修正，具体对此不做限制。

需要说明的是，本实施例的患者终端5除了向云服务器1传输反馈信息外，还可对头盔模型进行选型。具体地，在步骤s200之后，该方法还包括：

步骤b，所述云服务器1将与所述头盔模型对应的头盔样式下发到所述患者终端5，所述患者终端5基于所述头盔样式向所述云服务器1发送头盔选型指令。

更进一步地，云服务器1在匹配出与患者头型数据对应的头盔模型之后，将该头盔模型所具有的头盔样式下发到患者终端5，由患者终端5显示。患者家属通过对显示的各头盔样式进行查看，从其中选择所需求的头盔样式触发头盔选型指令上传到云服务器1。云服务器1接收该头盔选型指令，并控制3d打印设备4打印出头盔选型指令所选择样式的矫形头盔。

进一步地，本实施例中与云服务器1通信连接的工程师终端3除了对模拟打印结果进行确认之外，还对整个打印过程进行监控。具体地，在步骤s600中：工程师终端3接收矫形头盔打印过程中，云服务器1发送警示信息，并根据警示信息向云服务器1发送调试请求，以排查与警示信息对应的异常。

更进一步地，云服务器1在依据3d打印路径和打印参数控制3d打印设备4，对矫形头盔进行打印的过程中，一旦出现打印异常，则向工程师终端3发送警示信息。其中，打印异常可能是3d打头设备的硬件运行异常，也可能是3d打印设备4的软件控制异常。

工程师对工程师终端3接收的警示信息进行查看，并判定是硬件运行异常还是软件控制异常。若是硬件运行异常则通过工程师终端3向云服务器1发送解决方案信息，由云服务器1转发到对3d打印设备4进行操作的人员的终端，或者转发到3d打印设备4，由操作人员依据解决方案信息对硬件运行异常进行排查。若经判定打印异常为软件控制异常，则通过工程师终端3向云服务器1发送调试请求，以请求对软件的运行进行调试，通过调试排产异常。

需要说明的是，工程师终端3除了对矫形头盔的打印过程进行监控外，还可扩展到矫形头盔的全过程监控，包括打印前期接收用于打印的各类数据并进行分析的过程。通过全过程监控，确保矫形头盔的准确有效打印。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。