CN101288605A - 尤其在牙齿治疗领域里检测物体表面轮廓的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测物体表面轮廓的装置，尤其是在牙齿治疗领域里用于生成虚拟的三维模型，该装置具有能量源，其对准物体表面进行能量输出，以使能量进入到物体中。按照本发明，在所述物体(2)的背离于能量源(1)的一侧设置有传感器(6)，用于检测从物体(2)里穿出的能量的强度。在能量差值模块(8)里求得的物体吸收的能量在参考单元(9)中归于物体(2)的层厚，以便通过将该层厚作为相对于能量进入到物体(2)里的入射面(4)的高度信息而给出相关的表面轮廓(10)。

Description

尤其在牙齿治疗领域里检测物体表面轮廓的装置
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1所述的用于尤其是在牙齿治疗领域里检测物体表面轮廓的装置。
背景技术
表面轮廓的检测还用于测定表面粗糙度或者材料成型的程度和形式。在许多情况下，物体相互指向的轮廓也具有重要意义，在牙齿治疗领域里，这些位于上颚骨和下颚骨里的牙齿的位置关系就是这样。
由DE 197 09 050 A1已知一种用于形象地多彩地检测空间物体的装置，它具有平台扫描仪，在此装置中使用了附加光学装置。用这附加光学装置可以使物体到扫描仪的距离放大，因此空间物体可以在足够的间距下被置于可旋转的物体支架上。通过可旋转的物体支架，在不同的视向上可以对物体进行数字化检测。适合的软件接着产生物体表面的三维数据组。
这样的解决方案适合于检测多彩的空间物体，然而不可能立即精确地测定物体其下进行检测的不同转角，因此至少难于将单个图形足够准确地组合成总图。
另外在DE 198 19 992 A1里介绍了一种借助于光学扫描仪用来产生三维图像的装置，以及一种用于三维物体检测的方法。在这种方法中，时间上紧随着地和/或同时地在或多个记录模块里对物体进行检测，之后将检测到的数据存储并通过计算处理成空间模型。
由于必须精确地测定物体至光学扫描装置的相对位置，因此实现这种解决方案是很费事的，尤其是当所涉及的物体必须时间错开地在不同的位置上由扫描装置进行检测的情况。
发明内容
本发明的任务是，相对于所涉及的物体，能够用比较简单的手段对物体上的表面轮廓进行检测和分析处理。
按照本发明，此项任务在按照权利要求1的前序部分所述的用于检测物体表面轮廓的装置中完成：物体或者其与外部轮廓相一致的成模体由吸收能量的材料制成；在所述物体的背离于能量源的一侧设置有传感器，用于检测从物体里穿出的能量的强度；并且设置有用于检测在物体里被吸收的能量的能量差值模块以及参考单元，在该参考单元中给出物体或成模体吸收的能量与层厚之间的函数关系，该层厚基本垂直于能量进入到物体或者成模体里的入射面，从而由进入到物体里的能量强度根据从物体里穿出的剩余能量而在能量差值模块里检测出在物体里被吸收的能量，并与在能量穿过物体或成模体时的能量强度减小相关地在参考单元里求出所述层厚，以便通过将该层厚作为相对于能量进入到物体或者成模体里的入射面的高度信息而给出相关的表面轮廓.
采用本发明，就可以有效地和高精确地根据在物体中、在物体的模型中或者在物体或模型的成模体中所吸收的能量而检测表面轮廓。
在本发明的一种优选的实施方式中，物体的表面区域具有一种确定的几何形状，它可以构造成平面或球缺(Kalotte)，并且优选设置在能量进入到物体的入射侧面。
物体或者其成模体可以由多个节段构成，并可以分解成这些节段，其中适宜地在物体或成模体的至少一个节段上设定确定的几何形状，如平面或球缺。
在本发明的方案中，能量源是一种电磁辐射源，它发射确定波长范围或预定的波长。对于能量源来说也可以是指一种声源。
为了提供参照值，适宜的是，为物体和其成模体配有材料组成和材料构造一致的相对于能量入射面具有不同厚度的检验体。
另外所述装置可以具有固定机构，用于使物体或者其成模体定位在对于能量输入适合的位置上。固定机构优选相对于传感器处于确定的位置关系，该传感器用来检测从物体或者其成模体里穿出的能量。
另外还可以使物体或者其成模体被具有确定传输参数的介质包围住，用于控制确定的能量输入和在物体或者成模体里可再现的能量吸收特性。
所述装置首先在牙齿治疗领域里获得应用。它尤其是应用于检测、显示、存档、记录和/或分析颚骨模型或牙齿模型、颚骨成模体或牙齿成模体、咬牙记录、咬牙关系记录或颚骨关系记录和/或牙齿标本(Prae-paration)。
在本发明的另一方案中，物体在制模设备里进行制模，该制模设备具有至少一个平的、优选由透明材料制成的区域，并且可以构造成制模勺(Abformloeffel)或制模板(Abformplatte)。
制模设备适宜地由多个相互处于确定位置上的、可拆开地接合的部件组成。
可以为制模设备的部件配有成模体的节段。因此，一方面，可以通过在成模体的单个或多个节段里的能量吸收来检测物体的表面轮廓，作为在成模体里所给出的负轮廓(Negativkontur)。
另一方面，通过将能量输入到制模设备的至少一个部件里并输入到附属的、优选与制模设备的有关部件相连接的成模体的节段里，并检测出总能量吸收，也可以检测出成模体的负轮廓。
其中适宜的是，用于制模设备和成模体的材料在其能量传输特性方面相互一致。
附图说明
以下根据实施例借助附图对本发明进行详细说明。附图所示为：
图1用于检测牙齿治疗物体的表面轮廓的装置示意图；
图2埋入在制模物质里的牙齿治疗物体；
图3用于给上颚骨制模的制模设备；
图4用图3所示制模设备生产的上颚骨成模体，它由多个节段组成。
具体实施方式
图1示意示出一个能量源1，它在向着牙齿模型2的方向发射出具有一定波长的光，该牙齿模型由一种吸收能量的半透明的材料制成。
牙齿模型2被一种介质3例如凝胶或者硅油包裹，用来使光射入参数例如折射率适应于所选的材料和牙齿模型2的光学性能，并且该牙齿模型在朝向能量源1的那一侧面具有平的光入射面4。
由能量源1出发的光线基本垂直地如箭头5所示的那样射到牙齿模型2的光入射面4上，在存在能量损失的情况下穿过该牙齿模型，并且由一个位于牙齿模型2背离于能量源1那一侧面的传感器6检测。
传感器6平面地垂直于图面延伸，并在二维的栅格里具有许多传感器元件7，它们配有与基本平行延伸的牙齿模型2的光入射面4相应大小的表面区域。由这些如此配属于光入射面4的传感器元件7，分别检测光线从牙齿模型2里穿过之后的剩余能量。
在能量差值模块8里，根据从能量源1出发的并进入到牙齿模型2里的能量以及从牙齿模型2里穿出的、被传感器元件7检测到的剩余能量，来确定在牙齿模型2里被吸收的能量。
根据记录在参考单元9里的、在牙齿模型2里被吸收的能量和牙齿模型2的厚度之间的函数关系，针对相应的传感器元件7生成高度信息。结合传感器元件7相对光入射面4的对应表面区域的已知布置，虚拟地检测出牙齿模型2的表面轮廓10。
如果没有为光线设置合适的光入射面4，或者就所要描绘的轮廓而言没有提供合适的光入射面，那么就可能如图2所示那样，将牙齿模型2布置在一个长方体状或者正方体状的空心体11里，该空心体具有平的或者其他走向的侧面12。在牙齿模型2和空心体11的侧面12之间的中间空间装有制模材料，因此所产生的成模体13既反映出牙齿模型2的表面又复制出空心体11的内壁。空心体11内壁的成型部分因此就确定了成模体13的光入射面4。
为了检测牙齿模型2的表面轮廓10，成模体13分成节段14和15，其中分离面适宜地用中间层16或者薄膜来实现。
由成模体13的节段14和15，借助于所述用来检测表面轮廓的装置，求出牙齿模型2的负轮廓。
牙齿模型2的表面轮廓10然后可以借助与应用情况相关的节段的负轮廓通过使用已知的软件来确定。
为了检测多个牙齿和颚骨部位的表面轮廓10，使用制模勺17作为类似空心体的制模设备。按图3所示，用于给上颚骨制模的制模勺17由一个平的勺底18和平的壁体元件19组成，其边缘区域20按照人体构造状况成型。勺底18和壁体元件19由透明材料制成，并且相互连接且可以拆开，因此勺底18以及壁体元件19分别单独地设置有制模材料，用来制造负成模体，并且针对牙齿治疗物体的所要检测的表面轮廓10，可以相互独立地进行分析。
另外，图4示出了一种在图3所示制模勺17里制成的上颚骨牙齿的成模体13。成模体13通过一直伸至勺底18的分界面21分成节段，其中分界面21既布置在牙齿的成模体13的部位里，也径向向外取向地这样延伸，从而使所产生的节段22单独地或者以希望的组合而用于确定负表面轮廓。
因为制模勺17构造成多个部分，因此也可以将成模物质13的节段22分别连接有壁体元件19地分开，并检测相关的部分成模体的负表面轮廓。

Claims (19)

1.用于检测物体表面轮廓的装置，尤其是在牙齿治疗领域里用于生成虚拟的三维模型，所述装置具有能量源，其对准物体表面进行能量输出，以使能量进入到物体中，其特征在于，所述物体(2)或者其与外部轮廓相一致的成模体(13)由吸收能量的材料制成；在所述物体(2)的背离于能量源(1)的侧面设置有传感器(6)，用于检测从物体(2)里穿出的能量的强度；并且设置有参考单元(9)和用于检测在物体(2)里被吸收的能量的能量差值模块(8)，在该参考单元中给出被物体(2)或成模体(13)吸收的能量与层厚之间的函数关系，该层厚基本垂直于能量进入到物体(2)或者成模体(13)里的入射面(4)，从而由进入到物体(2)里的能量强度根据从物体(2)里穿出的剩余能量而在能量差值模块(8)里检测出在物体(2)里被吸收的能量，并与在能量穿过物体(2)或成模体(13)时的能量强度的减小相关地在参考单元(9)里求出所述层厚，以便通过将该层厚作为相对于能量进入到物体(2)或者成模体(13)里的入射面(4)的高度信息而给出相关的表面轮廓(10)。
2.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体(2)的表面区域(4)具有确定的几何形状。
3.按照权利要求2所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体(2)的表面区域的确定的几何形状构造成平面(4)或球缺。
4.按照权利要求2或3所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体(2)的表面区域(4)的确定的几何形状设置在能量进入到物体(2)中的入射侧面。
5.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体(2)或者其成模体(13)由节段(14，15)构成，并可以拆分成这些节段。
6.按照权利要求5所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，在所述物体(2)或者成模体(13)的至少一个节段(14，15)上设置有确定的几何形状，如平面(4，21)或者球缺。
7.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述能量源(1)是电磁辐射源，它发射确定的波长范围或者预定的波长。
8.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述能量源(1)是指声源。
9.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，为所述物体(2)或者其成模体(13)配有检验体，该检验体具有一致的材料组成和材料构造，相对于能量入射面具有不同厚度。
10.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述装置具有固定机构，用于将物体(2)或者其成模体(13)定位到对于能量输入适合的位置上。
11.按照权利要求10所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述固定机构相对传感器(6)处于确定的位置关系，该传感器用于检测从物体(2)或者其成模体(13)里穿出的能量。
12.按照权利要求10或11所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体或者其成模体被具有确定传输参数的介质(3)包围住，用于控制确定的能量输入和在物体(2)或者成模体(13)里可再现的能量吸收特性。
13.按照权利要求1所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述装置应用在牙齿治疗领域里。
14.按照权利要求13所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述装置应用于检测、显示、存档、记录和/或分析颚骨模型或牙齿模型、颚骨成模体或牙齿成模体、咬牙记录、咬牙关系记录或颚骨关系记录和/或牙齿标本。
15.按照权利要求13或14所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述物体(2)在制模设备(17)里进行制模，该制模设备具有至少一个平的区域(18，19)。
16.按照权利要求15所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述制模设备构造成制模勺(17)或制模板。
17.按照权利要求15所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述平的区域(18，19)由透明的材料制成。
18.按照权利要求15所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述制模设备(17)由多个相互处于确定位置上的可拆卸地连接的部件(18，19)组成。
19.按照权利要求18所述的用于检测表面轮廓的装置，其特征在于，所述成模体(13)的节段(14，15，22)配属于制模设备(17)的部件(18，19)。
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