基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统及方法与流程

1.本发明涉及牙齿打磨的技术领域，特别是基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统及方法。


背景技术：

2.牙科，医学学科分类之一，在大医院一般并入口腔科。牙齿发育成型后相邻两个牙齿之间形成有牙缝槽，牙齿的左右侧面均为弧形面。一些小孩在发育过程中，由于经常吃糖类食品，造成在牙齿的前端面(32)、左侧弧面(33)或右侧弧面(34)上均形成有虫洞(36)，这种牙齿称为虫牙，虫牙的结构如图1～2所示，虫洞(36)的大量存在严重的影响了牙齿的健康生长，当虫牙发育到一段时间后，虫牙不尽会自然从牙龈上掉落，而且还会传染给其它健康的牙齿，严重影响了小孩的健康发育。
3.目前，主要采用牙齿打磨装置上的磨头来对虫牙(31)进行打磨，即通过磨头对虫牙(31)的前端面(32)、左侧弧面(33)和右侧弧面(34)分别进行打磨以抹平掉虫洞，从而实现虫牙的打磨。然而，这种牙齿打磨装置虽然能够对虫牙进行打磨，但是在实际的使用中发现，仍然存在以下问题：i、这种牙齿打磨装置只能打磨掉虫牙前端面(32)上的虫洞，而对于左侧弧面(33)和右侧弧面(34)上的虫洞(36)无法进行打磨，其主要原因是牙缝槽(35)的空间小，造成现有的磨头无法伸入到牙缝槽(35)内，从而无法实现对左侧弧面(33)和右侧弧面(34)上的虫洞进行打磨，存在打磨不彻底的缺陷。ii、磨头在打磨虫牙(31)的过程中，掉落下大量的粉状物，这些粉状物大量堆积在口腔中，而这些粉状物硬度高，使口腔非常不舒服。iii、这种牙齿打磨装置一般为手持式操作，即口腔医生拿着该装置，使磨头在虫牙(31)的前端面上运动，然而，口腔医生操作该打磨装置时，磨头做无规则的杂乱运动，导致打磨后的打磨面出现有大量的不规则的磨痕，看起来相当不美观，从而极大的降低了打磨精度，此外还需要口腔医生长时间的拿着该装置，长期操作后，使口腔医生肩膀疼痛不堪，无疑是增加了口腔医生的工作强度。因此，亟需提高虫牙打磨精度、降低口腔医生工作强度、能够对左右侧弧面打磨的打磨系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供结构紧凑、提高虫牙打磨精度、降低口腔医生工作强度、能够对左右侧弧面打磨、自动化程度高的基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统及方法。
5.本发明的目的通过以下技术方案来实现：基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统，它包括设置于工作台上的左升降机构和右升降机构，两个升降机构的运动部之间设置有安装板，安装板的顶表面上固设有纵向设置的电缸，电缸活塞杆的作用端上固设有滑台，所述滑台顶表面上设置有动力单元和引风机，动力单元的输出轴上固设有调节板，调节板的顶表面上固设有壳体，壳体内设置有打磨棒和伺服电机i，打磨棒包括空心管和磨头，所述空心管旋转安装于壳体内，空心管的两端均贯穿壳体设置，空心管的后延伸端上设置有
磨头，磨头包括柱形壳和球形磨面，柱形壳的一端焊接于空心管的后延伸端上，且与空心管连通，柱形壳的柱面上开设有多个与其连通的吸尘孔，柱形壳的后端部封闭，且封闭端为球形磨面，空心管的前延伸端上连接有旋转接头，旋转接头的另一端与引风机的工作端口经软管连接，所述空心管与伺服电机i之间连接有传动机构。
6.所述左升降机构和右升降机构左右对称设置，所述左升降机构包括机架，所述机架固设于工作台的台面上，机架内旋转安装有垂向设置的丝杆，丝杆上螺纹连接有螺母，机架的顶部顺次固设有减速器i和电机，电机的输出轴与减速器i的输入轴经联轴器连接，减速器i的底部设置有输出轴，且输出轴与丝杆的顶端轴颈经联轴器连接，所述机架的侧壁上设置有轨道，所述螺母滑动安装于轨道上。
7.所述左升降机构和右升降机构的螺母的内侧面上均焊接有l板，所述安装板的左右端部分别支撑于两个l板的水平板上，且经锁紧螺钉固设于水平板上。
8.所述安装板的顶表面上固设有两根纵向设置的导轨，所述滑台的底表面上固设有两个分别与导轨相对应的滑块，滑块滑动安装于导轨上。
9.所述动力单元包括伺服电机ii和减速器ii，所述伺服电机ii和减速器ii均固设于滑台的顶表面上，伺服电机ii的输出轴与减速器ii的输入轴经联轴器连接，减速器ii的顶部设置有输出轴，所述调节板固设于减速器ii的输出轴上。
10.所述壳体内且位于其底部固设有轴承座，所述空心管旋转安装于轴承座内。
11.所述传动机构包括安装于空心管上的从动齿轮、安装于伺服电机i上的主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。
12.所述滑台的底表面上焊接有垂向设置的连接板，所述电缸的活塞杆固设于连接板上。
13.它还包括控制器，所述控制器与电缸的输入接口、电机、伺服电机i、引风机和伺服电机ii电连接，通过物联网连接电缸、伺服电机i、引风机和伺服电机ii。
14.所述基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统打磨牙齿的方法，它包括以下步骤：
15.s1、口腔医生辅导病人坐在磨头的后侧，确保病人的口腔朝前，且保持不动；口腔医生在病人的口腔中塞入牙齿咬合垫，以防止病人的上下牙齿合拢；
16.s2、虫牙前端面上虫洞的打磨，具体操作步骤为：
17.s21、控制电缸的活塞杆向后伸出，活塞杆带动连接板向后运动，连接板带动滑台沿着导轨向后运动，滑台带动动力单元、调节板、壳体以及打磨棒同步的向后运动，确保打磨棒上的球形磨面伸入到口腔内，到位后，关闭电缸；
18.s22、控制伺服电机ii启动，伺服电机ii的转矩经减速器ii减速后带动调节板旋转，调节板带动壳体及其上的打磨棒在水平面上转动，当口腔医生观察到球形磨面刚好正对虫牙的前端面上后，立即在控制器上控制伺服电机ii关闭；然后控制电缸活塞杆伸出，球形磨面向后运动，当观察到球形磨面接触到虫牙的前端面后，口腔医生立即在控制器上控制电缸关闭，从而实现了球形磨面的定位；
19.s23、控制伺服电机i启动，伺服电机i带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动空心管绕其自身轴线转动，空心管带动柱形壳转动，柱形壳带动球形磨面转动，转动的球形磨面开始打磨虫牙的前端面上的虫洞；
20.s24、控制两个电机启动，并确保两个电机做往复的正反转，电机带动丝杆转动，螺母在丝杆上做往复的上下运动，螺母带动l板做往复上下运动，l板带动安装板做往复的上下运动，安装板带动滑台、动力单元、调节板、壳体以及打磨棒做同步的上下往复运动，从而使球形磨面在垂向方向打磨虫牙的前端面上的虫洞，打磨一段时间后，关闭伺服电机i和电机；同时启动引风机，引风机将打磨下来的粉状物经吸尘孔抽入到柱形壳内，在引风机的抽吸下，粉状物顺次经空心管内腔、旋转接头、引风机的出风口最后排放到废料收集盒内；
21.s25、重复步骤s22的区域，使球形磨面运动到虫牙前端面的另一个区域，到位后，重复步骤s23～s24的操作，即可对前端面上该区域上虫牙进行打磨，如此重复操作，即可最终实现对虫牙的前端面上虫牙彻底打磨；
22.s3、虫牙右侧弧面上虫洞的打磨，具体操作步骤为：
23.s31、控制电缸的活塞杆向后伸出，活塞杆带动连接板向后运动，连接板带动滑台沿着导轨向后运动，滑台带动动力单元、调节板、壳体以及打磨棒同步的向后运动，确保打磨棒上的球形磨面伸入到口腔内，确保球形磨面伸入到牙缝槽内；
24.s32、控制伺服电机ii启动，伺服电机ii的转矩经减速器ii减速后带动调节板旋转，调节板带动壳体及其上的打磨棒在水平面上转动，当口腔医生观察到球形磨面与右侧弧面相切后，立即关闭伺服电机ii；
25.s33、控制伺服电机i启动，伺服电机i带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动空心管绕其自身轴线转动，空心管带动柱形壳转动，柱形壳带动球形磨面转动，转动的球形磨面开始打磨虫牙的右侧弧面上的虫洞；
26.s34、控制两个电机启动，并确保两个电机做往复的正反转，电机带动丝杆转动，螺母在丝杆上做往复的上下运动，螺母带动l板做往复上下运动，l板带动安装板做往复的上下运动，安装板带动滑台、动力单元、调节板、壳体以及打磨棒做同步的上下往复运动，从而使球形磨面在垂向方向打磨虫牙的右侧弧面上的虫洞，打磨一段时间后，关闭伺服电机i和电机，从而实现对右侧弧面上的虫洞彻底打磨；
27.s4、重复步骤s3的操作，即可打磨掉虫牙的左侧弧面上的虫洞。
28.本发明具有以下优点：
29.1、本发明在整个打磨过程中，可以看出该打磨系统相比传统的手持式打磨装置，不仅能够打磨虫牙前端面上虫洞，还能打磨左侧弧面和右侧弧面上虫洞，具有打磨更加彻底的缺陷。
30.2、本发明的引风机将打磨下来的粉状物经吸尘孔抽入到柱形壳内，在引风机的抽吸下，粉状物顺次经空心管内腔、旋转接头、引风机的出风口最后排放到废料收集盒内；从而避免了在打磨过程中所产生的粉状物落到口腔中，使病人感觉不舒服。
31.3、本发明在打磨过程中，球形磨面始终是做上下运动的，打磨后形成的磨面为竖向分布，磨面更加规整，相比传统手动式打磨装置，虫牙打磨后更加美观，从而极大的提高了打磨精度。
32.4、本发明还包括控制器，所述控制器与电缸的输入接口、电机、伺服电机i、引风机和伺服电机ii电连接，无需人工手持打磨，只需在控制器上控制各个电机、电缸的动作，极大的减轻了口腔医生的工作强度。
附图说明
33.图1为虫牙的主视图；
34.图2为图1的a-a剖视图；
35.图3为本发明的结构示意图；
36.图4为图3的俯视图；
37.图5为图4中壳体和打磨棒的局部剖视图；
38.图6为打磨棒的结构示意图；
39.图7为图6的主剖示意图；
40.图8为图7的i部局部放大示意图；
41.图9为左升降机构的结构示意图；
42.图10为打磨虫牙前端面的示意图；
43.图11为打磨虫牙右侧弧面的示意图；
44.图12为本发明中控制器的控制原理图；
45.图中，1-工作台，2-左升降机构，3-右升降机构，4-安装板，5-电缸，6-滑台，7-引风机，8-调节板，9-壳体，10-伺服电机i，11-空心管，12-柱形壳，13-球形磨面，14-吸尘孔，15-旋转接头，16-软管，17-机架，18-丝杆，19-螺母，20-减速器i，21-电机i，22-轨道，23-l板，24-导轨，25-滑块，26-伺服电机ii，27-减速器ii，28-轴承座，29-从动齿轮，30-主动齿轮，31-虫牙，32-前端面，33-左侧弧面，34-右侧弧面，35-牙缝槽，36-虫洞。
具体实施方式
46.下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
47.如图1～9所示，基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统，它包括设置于工作台1上的左升降机构2和右升降机构3，两个升降机构的运动部之间设置有安装板4，安装板4的顶表面上固设有纵向设置的电缸5，电缸5活塞杆的作用端上固设有滑台6，所述滑台6顶表面上设置有动力单元和引风机7，动力单元的输出轴上固设有调节板8，调节板8的顶表面上固设有壳体9，壳体9内设置有打磨棒和伺服电机i10，打磨棒包括空心管11和磨头，所述空心管11旋转安装于壳体9内，空心管11的两端均贯穿壳体9设置，空心管11的后延伸端上设置有磨头，磨头包括柱形壳12和球形磨面13，柱形壳12的一端焊接于空心管11的后延伸端上，且与空心管11连通，柱形壳12的柱面上开设有多个与其连通的吸尘孔14，柱形壳12的后端部封闭，且封闭端为球形磨面13，空心管11的前延伸端上连接有旋转接头15，旋转接头15的另一端与引风机7的工作端口经软管16连接，所述空心管11与伺服电机i10之间连接有传动机构，所述传动机构包括安装于空心管11上的从动齿轮29、安装于伺服电机i10上的主动齿轮30，主动齿轮30与从动齿轮29啮合。
48.所述左升降机构2和右升降机构3左右对称设置，所述左升降机构2包括机架17，所述机架17固设于工作台1的台面上，机架17内旋转安装有垂向设置的丝杆18，丝杆18上螺纹连接有螺母19，机架17的顶部顺次固设有减速器i20和电机21，电机21的输出轴与减速器i20的输入轴经联轴器连接，减速器i20的底部设置有输出轴，且输出轴与丝杆18的顶端轴颈经联轴器连接，所述机架17的侧壁上设置有轨道22，所述螺母19滑动安装于轨道22上，所述左升降机构2和右升降机构3的螺母19的内侧面上均焊接有l板23，所述安装板4的左右端
部分别支撑于两个l板23的水平板上，且经锁紧螺钉固设于水平板上。
49.所述安装板4的顶表面上固设有两根纵向设置的导轨24，所述滑台6的底表面上固设有两个分别与导轨24相对应的滑块25，滑块25滑动安装于导轨24上。
50.所述动力单元包括伺服电机ii26和减速器ii27，所述伺服电机ii26和减速器ii27均固设于滑台6的顶表面上，伺服电机ii26的输出轴与减速器ii27的输入轴经联轴器连接，减速器ii27的顶部设置有输出轴，所述调节板8固设于减速器ii27的输出轴上。所述壳体9内且位于其底部固设有轴承座28，所述空心管11旋转安装于轴承座28内。所述滑台6的底表面上焊接有垂向设置的连接板，所述电缸5的活塞杆固设于连接板上。它还包括控制器，所述控制器与电缸5的输入接口、电机21、伺服电机i10、引风机7和伺服电机ii26电连接，通过物联网连接电缸5、伺服电机i10、引风机7和伺服电机ii26如图12所示，口腔医生可通过控制器控制电缸5活塞杆的伸出或缩回，同时通过控制器可控制电机21、伺服电机i10、引风机7和伺服电机ii26的启动或关闭，方便了口腔医生的操作，具有自动化程度高的特点。
51.所述基于物联网的高精度多角度牙齿打磨系统打磨牙齿的方法，它包括以下步骤：
52.s1、口腔医生辅导病人坐在磨头的后侧，确保病人的口腔朝前，且保持不动；口腔医生在病人的口腔中塞入牙齿咬合垫，以防止病人的上下牙齿合拢；
53.s2、虫牙前端面上虫洞的打磨，具体操作步骤为：
54.s21、控制电缸5的活塞杆向后伸出，活塞杆带动连接板向后运动，连接板带动滑台6沿着导轨24向后运动，滑台6带动动力单元、调节板8、壳体9以及打磨棒同步的向后运动，确保打磨棒上的球形磨面13伸入到口腔内，到位后，关闭电缸5；
55.s22、控制伺服电机ii26启动，伺服电机ii26的转矩经减速器ii27减速后带动调节板8旋转，调节板8带动壳体9及其上的打磨棒在水平面上转动，当口腔医生观察到球形磨面13刚好正对虫牙31的前端面上后，立即在控制器上控制伺服电机ii26关闭；然后控制电缸5活塞杆伸出，球形磨面13向后运动，当观察到球形磨面13接触到虫牙31的前端面后，口腔医生立即在控制器上控制电缸5关闭，从而实现了球形磨面13的定位如图10所示；
56.s23、控制伺服电机i10启动，伺服电机i10带动主动齿轮30转动，主动齿轮30带动从动齿轮29转动，从动齿轮29带动空心管11绕其自身轴线转动，空心管11带动柱形壳12转动，柱形壳12带动球形磨面13转动，转动的球形磨面13开始打磨虫牙31的前端面32上的虫洞36；
57.s24、控制两个电机21启动，并确保两个电机21做往复的正反转，电机21带动丝杆18转动，螺母19在丝杆18上做往复的上下运动，螺母19带动l板23做往复上下运动，l板23带动安装板4做往复的上下运动，安装板4带动滑台6、动力单元、调节板8、壳体9以及打磨棒做同步的上下往复运动，从而使球形磨面13在垂向方向打磨虫牙31的前端面32上的虫洞36，打磨一段时间后，关闭伺服电机i10和电机21；同时启动引风机7，引风机7将打磨下来的粉状物经吸尘孔14抽入到柱形壳12内，在引风机7的抽吸下，粉状物顺次经空心管11内腔、旋转接头15、引风机7的出风口最后排放到废料收集盒内；从而避免了在打磨过程中所产生的粉状物落到口腔中，使病人感觉不舒服；
58.s25、重复步骤s22的区域，使球形磨面13运动到虫牙前端面32的另一个区域，到位后，重复步骤s23～s24的操作，即可对前端面32上该区域上虫牙31进行打磨，如此重复操
作，即可最终实现对虫牙31的前端面32上虫牙31彻底打磨；在打磨过程中，球形磨面13始终是做上下运动的，打磨后形成的磨面为竖向分布，磨面更加规整，相比传统手动式打磨装置，虫牙打磨后更加美观，从而极大的提高了打磨精度；
59.s3、虫牙右侧弧面上虫洞的打磨，具体操作步骤为：
60.s31、控制电缸5的活塞杆向后伸出，活塞杆带动连接板向后运动，连接板带动滑台6沿着导轨24向后运动，滑台6带动动力单元、调节板8、壳体9以及打磨棒同步的向后运动，确保打磨棒上的球形磨面13伸入到口腔内，确保球形磨面13伸入到牙缝槽35内；
61.s32、控制伺服电机ii26启动，伺服电机ii26的转矩经减速器ii27减速后带动调节板8旋转，调节板8带动壳体9及其上的打磨棒在水平面上转动，当口腔医生观察到球形磨面13与右侧弧面34相切后，立即关闭伺服电机ii26如图11所示；
62.s33、控制伺服电机i10启动，伺服电机i10带动主动齿轮30转动，主动齿轮30带动从动齿轮29转动，从动齿轮29带动空心管11绕其自身轴线转动，空心管11带动柱形壳12转动，柱形壳12带动球形磨面13转动，转动的球形磨面13开始打磨虫牙31的右侧弧面34上的虫洞36；
63.s34、控制两个电机21启动，并确保两个电机21做往复的正反转，电机21带动丝杆18转动，螺母19在丝杆18上做往复的上下运动，螺母19带动l板23做往复上下运动，l板23带动安装板4做往复的上下运动，安装板4带动滑台6、动力单元、调节板8、壳体9以及打磨棒做同步的上下往复运动，从而使球形磨面13在垂向方向打磨虫牙31的右侧弧面34上的虫洞36，打磨一段时间后，关闭伺服电机i10和电机21，从而实现对右侧弧面34上的虫洞36彻底打磨；
64.s4、重复步骤s3的操作，即可打磨掉虫牙31的左侧弧面33上的虫洞36。
65.在整个打磨过程中，可以看出该打磨系统相比传统的手持式打磨装置，不仅能够打磨虫牙前端面32上虫洞，还能打磨左侧弧面33和右侧弧面34上虫洞，具有打磨更加彻底的缺陷。此外，在整个打磨过程中，无需人工手持打磨，只需在控制器上控制各个电机、电缸5的动作，极大的减轻了口腔医生的工作强度。
66.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。