矫治器加工方法及系统与流程

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及矫治器加工方法及系统。

背景技术：

牙齿矫治器，作为一种用于矫正牙齿整齐度的医疗工具，已被广泛应用。目前，矫治器一般都是采用树脂模片制作而成，且在制作时一般都是先对树脂模片进行压模，在压模成型后裁剪掉多余的树脂模片，再进行打磨制得。

但是，本专利申请的发明人发现现有技术至少存在如下缺陷：

在现有技术中，在对矫治器进行裁剪和打磨时，大多都是由工人根据经验沿着树脂模片压模后的牙齿轮廓进行裁剪，因此经常会造成树脂模片的多裁、多磨或少裁现象，产品生产的不良率较高，且人工成本较高。并且，当出现对树脂模片的多裁、多磨现象时，会容易伤及树脂模片的牙冠部分，从而不但会影响矫治器的外观，还会影响用户佩戴矫治器时的舒适型；当出现对树脂模片的少裁时，又经常需要对树脂模片进行二次裁剪和二次打磨，从而就会延长矫治器的制作时间。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种矫治器加工方法及系统，能够自动地对矫治器模片进行切割，智能化程度较高，避免了人工地根据经验对矫治器模片进行裁剪时，出现多裁、多磨或少裁的现象，有效地降低了产品生产的不良率以及人工成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种矫治器加工方法，包括：

对套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的三维模型图像；

在预存的矫治器模型数据库中，获取与三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，并根据矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹；

根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割。

本发明的实施方式还提供了一种矫治器加工系统，影像识别装置、处理装置以及切割装置；其中，处理装置分别与影像识别装置以及切割装置通信连接；

影像识别装置用于对套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的初始三维模型图像，并将初始三维模型图像传输给处理装置；

处理装置用于在预存的矫治器模型数据库中，获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，并根据矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹，将切割轨迹传输给切割装置；

切割装置用于根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割。

本发明实施方式相对于现有技术而言，矫治器加工系统在获取套设有矫治器模片的矫治器模型时，会先对套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，以便于在预存的矫治器模型数据库中，获取与矫治器模型相匹配的矫治器模型图像，从而根据所获取的矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹，对矫治器模片进行切割，操作的精准度以及产品的加工精度都比较高。这样，便实现了矫治器加工系统对矫治器模型的自动化识别以及对矫治器模片的自动化切割，智能化程度较高，并有效地避免了人工地根据经验对矫治器模片进行裁剪时，出现多裁、多磨或少裁的现象，降低了产品生产的不良率以及人工成本。

另外，在预存的矫治器模型数据库中，获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，具体包括：在初始三维模型图像的牙齿轮廓上设置定位匹配点；在矫治器模型数据库中，选取牙齿轮廓与定位匹配点相吻合的矫治器模型图像。这样，提供了获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。并且，由于每个患者的牙齿轮廓均是独一无二的，因而通过在初始三维模型图像的牙齿轮廓上设置定位匹配点的方式，将矫治器模型数据库中的各矫治器模型图像的牙齿轮廓与定位匹配点进行匹配，以获取矫治器模型图像，操作的精准度较高。

另外，根据矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹，具体包括：根据矫治器模型图像的基准点以及初始三维模型图像，定位矫治器模型的初始基准点；获取初始三维模型图像的牙齿轮廓；根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点，设置矫治器模片的切割轨迹。这样，通过定位矫治器模型的初始基准点的方式，令切割装置能够根据初始基准点确定矫治器模型的当前姿态，从而能够对切割轨迹进行较为精准的确定，提高了操作的精准度，有效地避免了矫治器模片多裁、多磨或少裁的现象。

另外，根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割，具体包括：实时地对当前套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的参考三维模型图像；根据矫治器模型图像的基准点以及参考三维模型图像，重新定位矫治器模型的基准点，作为参考基准点；判断参考基准点是否与初始基准点重合；如果参考基准点不与初始基准点重合，则获取参考三维模型图像的牙齿轮廓；根据参考三维模型图像的牙齿轮廓以及参考基准点，设置矫治器模片的参考切割轨迹；根据参考切割轨迹，对矫治器模片进行切割。通过这种方式，矫治器加工系统在对矫治器模片进行切割时，能够对套设有矫治器模片的矫治器模型进行实时扫描，以便于及时地修正切割轨迹，有效地提高了生产精度

另外，根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割，具体包括：为套设有矫治器模片的矫治器模型设置三维基准坐标系；在三维基准坐标系中，采用多轴空间加工的方式，对矫治器模片进行切割。这样，提供了根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。并且，采用多轴空间加工的方式，对矫治器模片进行切割，加工精度以及生产效率均比较高。

另外，对套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的初始三维模型图像，具体包括：声波扫描套设有矫治器模片的矫治器模型，获取矫治器模型的初始三维模型图像。这样，提供了对待切割的矫治器模片进行扫描，获取与矫治器模片相对应的三维模型图像的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的可行性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式中矫治器加工方法的流程图；

图2是根据本发明第三实施方式中矫治器加工系统的结构示意图；

图3是根据本发明第三实施方式中影像识别装置201的实体结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式中切割装置203的实体结构示意图；

图5是根据本发明第三实施方式中取物装置204与套设有切割完的矫治器模片的矫治器模型的位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种矫治器加工方法，具体流程如图1所示。本实施方式可以在包括：影像识别装置、处理装置以及切割装置的矫治器加工系统的基础上进行实施，具体步骤如下：

步骤101，对套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的初始三维模型图像。

具体地说，在获取套设有矫治器模片的矫治器模型前，需要先获取患者口腔数据，确定患者当前牙齿所处的矫正阶段，以便于根据所获取的矫正阶段，确定相对应的矫治器模型图像，依据矫治器模型图像进行矫治器模具以及矫治器模型的制作，从而将树脂模片在矫治器模具中，利用矫治器模型压模成型，获取套设有矫治器模片的矫治器模型。

更具体地说，在将树脂模片在矫治器模具中，利用矫治器模型压模成型时，需要加热树脂模片，直至树脂模片软化，以便于将软化后的树脂模片放置在矫治器模具中，利用矫治器模型压合塑形，而后对树脂模片进行冷却处理，直至树脂模片硬化，得到粗产品--套设有矫治器模片的矫治器模型。

本实施方式中，在获取套设有矫治器模片的矫治器模型后，通过声波扫描仪声波扫描套设有矫治器模片的矫治器模型的方式，获取矫治器模型的三维模型图像。具体地说，由传感器产生特定频率的超声波脉冲，通过耦合介质到达矫治器模型。由于超声能量的传递要求介质是连续的，所以如气孔、杂质、分层、裂纹等不连续界面都会干扰超声信号传播或导致超声信号发生反射。当脉冲通过套设有矫治器模片的矫治器模型的时候，由于声阻的不同，在有缺陷或粘结不良的界面会出现反射波，通过安装有超声波换能器的扫描轴，可以对套设有矫治器模片的矫治器模型进行高速扫描，以得到一张高分辨率的矫治器模型的超声波图像，生成矫治器模型的初始三维模型图像，实现立体成像。在实际操作时，由于矫治器模片为透明的，因而还可以通过光扫描仪对设有套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，以获取矫治器模型的三维模型图像。更有甚者，技术人员还可以通过ct扫描仪、3d扫描仪等设备对设有套设有矫治器模片的矫治器模型进行扫描，以获取矫治器模型的三维模型图像。本实施方式中，并不对获取矫治器模型的三维模型图像的具体实现形式做任何限制。

步骤102，在预存的矫治器模型数据库中，获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，并根据矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹。

具体地说，矫治器模型数据库可以由技术人员预先设置并保存在矫治器加工系统中。其中，在矫治器模型数据库中存储的每个矫治器模型图像，都有其对应的患者，且矫治器模型图像与其所对应的患者的口腔数据是相匹配的。即，矫治器模型图像与其所对应的患者的牙齿模型图像是相匹配的。

更具体地说，由于每个患者的牙齿轮廓均是独一无二的，因而本实施方式中，矫治器加工系统在获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像时，通过在初始三维模型图像的牙齿轮廓上设置定位匹配点，在矫治器模型数据库中，选取牙齿轮廓与定位匹配点相吻合的矫治器模型图像的方式，获取对应的矫治器模型图像，操作的精准度较高，且可行性较高。

本实施方式中，矫治器加工系统在根据矫治器模型图像，确定三维模型图像的切割轨迹时，可以采用以下方式获取切割轨迹：矫治器加工系统根据矫治器模型图像的基准点以及初始三维模型图像，定位矫治器模型的初始基准点，以确定矫治器模型的“当前姿态”。而后，矫治器加工系统获取初始三维模型图像的牙齿轮廓，根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点，设置矫治器模片的切割轨迹，能够实现对切割轨迹进行较为精准的确定，提高了操作的精准度，有效地避免了矫治器模片多裁、多磨或少裁的现象。其中，矫治器模型图像的基准点可以由技术人员预先设置并保存在矫治器加工系统中。并且，矫治器加工系统根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点，设置矫治器模片的切割轨迹时，矫治器加工系统可以根据初始基准点，获取矫治器模型的牙齿轮廓所在位置，从而根据所获取的矫治器模型的牙齿轮廓所在位置，设定与矫治器模片的厚度相对应的余量，从而获取与牙齿轮廓相对应的切割轨迹。

步骤103，根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割。

具体地说，矫治器加工系统为套设有矫治器模片的矫治器模型设置三维基准坐标，在三维基准坐标系中，采用多轴空间加工的方式，对矫治器模片进行切割，加工精度以及生产效率均比较高。如，在实际操作时，可以依照三维基准坐标系以及切割轨迹，利用激光点对矫治器模片进行定位、空间测距，并采用万向轴加工设备，多轴向、多维空间角度地对矫治器模片进行切割，能够，实现不规则轨迹自动化识别与切割。

更具体地说，在对矫治器模片进行切割时，可以选用刀类切割工具进行加工，如，可以采用机械类刀具对矫治器模片进行切割，将刀类切割工具通过装配的方式与万向轴加工设备连接，以实现对矫治器模片的多轴空间加工。

与现有技术相比，本实施方式中，矫治器加工系统通过对矫治器模型的“轮廓”的识别，确定矫治器模片的切割轨迹，并根据切割轨迹对矫治器模片进行切割，能够实现对矫治器模型的自动化识别以及对矫治器模片的自动化切割，智能化程度较高，并有效地避免了人工地根据经验对矫治器模片进行裁剪时，出现多裁、多磨或少裁的现象，降低了产品生产的不良率以及人工成本。

本发明的第二实施方式涉及一种矫治器加工方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，在对矫治器模片进行切割时，还实时地扫描当前套设有矫治器模片的矫治器模型，获取参考三维模型图像，以便于及时地修正切割轨迹，有效地提高了生产精度。以下进行具体说明：

本实施方式中，在根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割时，还利用声波扫描仪实时地扫描当前套设有矫治器模片的矫治器模型，以便于实时地获取当前矫治器模型的参考三维模型图像。这样，矫治器加工系统在对矫治器模片进行切割时，便可以根据矫治器模型图像的基准点以及参考三维模型图像，重新定位矫治器模型的基准点，获取参考基准点，从而通过判断参考基准点是否与初始基准点相重合的方式，判断初始基准点是否有误。如果参考基准点与初始基准点不能重合，则说明初始基准点确定有误，因而根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点所设置的切割轨迹也有误，此时，矫治器加工系统便会获取参考三维模型图像的牙齿轮廓，根据参考三维模型图像的牙齿轮廓以及参考基准点，设置矫治器模片的参考切割轨迹，以便于根据参考切割轨迹，对矫治器模片进行切割，实现对切割轨迹的实时调整。这样，能够及时地修正切割轨迹，提高生产精度，尽可能地降低了切割过程中的切割误差，降低了产品生产的不良率。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种矫治器加工系统，如图2所示，包括：影像识别装置201、处理装置202以及切割装置203。其中，处理装置202分别与影像识别装置201以及切割装置203通信连接。如，处理装置202可以通过线缆或者无线通信模块分别与影像识别装置201以及切割装置203通信连接。

本实施方式中，影像识别装置201用于对套设有矫治器模片11的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的三维模型图像。其中，影像识别装置201为可以声波扫描仪。

具体地说，影像识别装置201由传感器产生特定频率的超声波脉冲，通过耦合介质到达待切割的矫治器模片11，如图3所示，可以将套设有矫治器模片11的矫治器模型放置在影像识别装置201的托盘上，以便于影像识别装置201对套设有矫治器模片11的矫治器模型进行扫描。其中，由于超声能量的传递要求介质是连续的，所以如气孔、杂质、分层、裂纹等不连续界面都会干扰超声信号传播或导致超声信号发生反射。当脉冲通过套设有矫治器模片11的矫治器模型的时候，由于声阻的不同，在有缺陷或粘结不良的界面会出现反射波，影像识别装置201通过安装有超声波换能器的扫描轴，可以对套设有矫治器模片11的矫治器模型进行高速扫描，以得到一张高分辨率的矫治器模型的超声波图像，生成矫治器模型的初始三维模型图像，实现立体成像。

在实际操作时，由于矫治器模片为透明的，因而影像识别装置201还可以为光扫描仪。更有甚者，影像识别装置201还可以为ct扫描仪、3d扫描仪等设备。本实施方式中，并不对影像识别装置201的具体实现形式做任何限制，任何能够对套设有矫治器模片11的矫治器模型进行扫描，获取矫治器模型的三维模型图像的设备装置均能够应用为本实施方式中的影像识别装置201。

本实施方式中，处理装置202用于在预存的矫治器模型数据库中，获取与初始三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，并根据矫治器模型图像，确定矫治器模片的切割轨迹，将切割轨迹传输给切割装置。

具体地说，矫治器模型数据库可以由技术人员预先设置并保存在处理装置202中。其中，在矫治器模型数据库中存储的每个矫治器模型图像，都有其对应的患者，且矫治器模型图像与其所对应的患者的口腔数据是相匹配的。即，矫治器模型图像与其所对应的患者的牙齿模型图像是相匹配的。

更具体地说，由于每个患者的牙齿轮廓均是独一无二的，因而本实施方式中，处理装置202可以在初始三维模型图像的牙齿轮廓上设置定位匹配点，以便于在矫治器模型数据库中，选取牙齿轮廓与定位匹配点相吻合的矫治器模型图像，作为与三维模型图像相匹配的矫治器模型图像，操作的精准度较高，且可行性较高。

本实施方式中，处理装置202在根据矫治器模型图像，确定三维模型图像的切割轨迹时，可以采用以下方式获取切割轨迹：处理装置202根据矫治器模型图像的基准点以及初始三维模型图像，定位矫治器模型的初始基准点，以确定矫治器模型的“当前姿态”。而后，处理装置202获取初始三维模型图像的牙齿轮廓，根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点，设置矫治器模片的切割轨迹，能够实现对切割轨迹进行较为精准的确定，提高了操作的精准度，有效地避免了矫治器模片多裁、多磨或少裁的现象。其中，矫治器模型图像的基准点可以由技术人员预先设置并保存在处理装置202中。并且，处理装置202根据初始三维模型图像的牙齿轮廓以及初始基准点，设置矫治器模片的切割轨迹时，处理装置202可以根据初始基准点，获取矫治器模型的牙齿轮廓所在位置，从而根据所获取的矫治器模型的牙齿轮廓所在位置，设定与矫治器模片的厚度相对应的余量，从而获取与牙齿轮廓相对应的切割轨迹。

本实施方式中，切割装置203用于根据切割轨迹，对矫治器模片进行切割。其中，切割装置203可以采用多轴空间加工的方式，对矫治器模片进行切割。

具体地说，切割装置203为套设有矫治器模片的矫治器模型设置三维基准坐标，在三维基准坐标系中，采用多轴空间加工的方式，对矫治器模片进行切割，加工精度以及生产效率均比较高。如，在实际操作时，切割装置203可以依照三维基准坐标系以及切割轨迹，利用激光点对套设有矫治器模片11的矫治器模型进行定位、空间测距，并采用万向轴加工设备，多轴向、多维空间角度地对矫治器模片进行切割，以实现不规则轨迹自动化识别与切割。

更具体地说，切割装置203在对矫治器模片进行切割时，可以选用刀类切割工具进行加工，如，可以采用机械类刀具对矫治器模片进行切割，将刀类切割工具通过装配的方式与万向轴加工设备连接，以实现对矫治器模片的多轴空间加工，如图4所示。

值得一提的是，本实施方式中，矫治器加工系统还可以包括取物装置204，如图5所示，为取物装置204与套设有切割完的矫治器模片12的矫治器模型的位置关系示意图。这样，在加工完矫治器模片后，便可以由取物装置204将套设有切割完的矫治器模片12的矫治器模型取走，以便于切割装置203对后一个套设有矫治器模片的矫治器模型的加工，提高生产效率以及生产的智能化程度。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。