CN102853782A - 一种用于牙模三维测量的姿态调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于牙模三维测量的姿态调整装置，包括夹具部分、平台部分、支架部分，夹具部分设置在平台部分的上表面，支架部分是U形框架支撑结构，平台部分设置在支架部分的上表面，夹具部分包括标定夹具、适应夹具、多个磁铁，标定夹具用于夹住牙模的平面侧，适应夹具具有曲线轮廓，用于夹住牙模的曲面侧，磁铁设置在标定夹具、适应夹具底部的腔体中，且磁铁暴露在腔体外面的表面与标定夹具、适应夹具的底面平齐，平台部分包括翻转电机、翻转电机座、一对联轴器、左翻转轴、左翻转侧板、载物台、右翻转侧板、一对翻转轴座、右翻转轴、一对翻转固定环、一对翻转轴承。本发明可以实现牙模的自动姿态调整，进而实现其多角度的三维测量。

Description

一种用于牙模三维测量的姿态调整装置

技术领域

本发明属于口腔修复领域，更具体地，涉及一种用于牙模三维测量的姿态调整装置。

背景技术

当今，我国人口的1/4—1/3患有程度不同的口腔疾病，口腔修复技术的发展对于促进健康生活具有极其重要的作用。传统的牙齿修复技术采用手工制作修复体技术，主要采用雕刻蜡型、失蜡铸造、烤瓷义齿制作等方法，该方法工序繁琐，加工时间长，制作的修复体精度低，病人戴用后需要再经过数次复诊调磨后才能适应，延长了患者的痛苦与治疗时间。

20世纪70年代初，人们开始尝试将CAD/CAM技术引入牙齿修复技术。如今，成熟的口腔CAD/CAM系统已能成功地为我们制作嵌体、贴面、冠、固定桥等固定修复体。它所具有的优越性在于：节约时间，减少医技人员的劳动强度，改善医疗及技工室工作环境，取缔临时性的修复体，使修复体的制作一次完成，减少病人就诊次数，提高修复体的质量。

口腔修复CAD/CAM系统的一个关键步骤是测量牙模的三维点云数据，光栅投影法作为一种非接触式测量方法而倍受青睐。该法是通过将一定规则的光栅条纹投影到牙模表面，对获取的图像进行分析得到牙模的三维信息，为保证测量的完整性和精确性，被测牙模需要在测量载物台上变换姿态，从多个角度接受光栅投影扫描，在此过程中一个精密的牙模姿态调整装置必不可少。

本发明人申请号为201110088369.9的专利《一种牙颌模型测量装置》曾涉及牙模姿态调整装置，但是该装置的翻转和旋转动作都需要手工调节，再用螺钉锁紧，操作繁琐，转角不连续且不精确，翻转角度受限于弧形轨道，扫描过程中仍会有扫描不到的角度。此外，牙模通过锁紧螺钉固定，装夹麻烦，且对于形状不规则的牙模难以可靠夹持。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于牙模三维测量的姿态调整装置，其由电机带动实现大范围且精确的翻转与旋转动作，进而实现多角度的光栅投影扫描，操作方便且扫描角度连续，通过采用U形框架支撑结构，辅以肋板加固，结构稳定可靠，并使牙模能够方便夹持，从而可在大范围内实现连续、精确的角度调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于牙模三维测量的姿态调整装置，包括夹具部分、平台部分、支架部分，夹具部分设置在平台部分的上表面，支架部分是U形框架支撑结构，平台部分设置在支架部分的上表面，夹具部分包括标定夹具、适应夹具、多个磁铁，标定夹具用于夹住牙模的平面侧，适应夹具具有曲线轮廓，用于夹住牙模的曲面侧，磁铁设置在标定夹具、适应夹具底部的腔体中，且磁铁暴露在腔体外面的表面与标定夹具、适应夹具的底面平齐，平台部分包括翻转电机、翻转电机座、一对联轴器、左翻转轴、左翻转侧板、载物台、右翻转侧板、一对翻转轴座、右翻转轴、一对翻转固定环、一对翻转轴承、一对翻转弹性挡圈、旋转上横板、旋转下横板、旋转电机、旋转轴部分，磁铁固定在腔体中，翻转电机与翻转电机座固定连接，翻转电机座固定在支架部分上表面的左侧，翻转电机的轴与左翻转轴的左端通过联轴器相连，翻转轴承设置在左翻转轴的中间，翻转轴承的左右两侧分别通过翻转固定环和翻转弹性挡圈固定，左翻转轴的右端通过翻转轴座与左翻转侧板固定连接，翻转轴座与左翻转侧板连接，左翻转侧板、旋转下横板、右翻转侧板三者构成U形结构，左翻转侧板的右下面与旋转下横板的左面连接，旋转下横板的右面与右翻转侧板的左下面连接，左翻转侧板与右翻转侧板平行且四周对齐，旋转上横板的左端面、右端面分别与左翻转侧板右面中间、右翻转侧板的左面中间接触，旋转上横板与旋转下横板平行且四周对齐，旋转电机固定在旋转下横板的底面正中间，旋转电机的轴端位于旋转下横板的上方，旋转轴部分的上部设置在旋转上横板的上方，中间固定在旋转上横板中间的孔中，下部与旋转电机的轴相连，载物台固定在旋转轴部分的上表面，右翻转轴上的零件连接方式与左翻转轴上的相同，且二者同轴，支架部分包括左上肋板、左下肋板、底座、一对翻转轴承座、电机托板、左支架、右支架、右肋板，一个翻转轴承座固定在电机托板上表面的右侧，电机托板固定连接在左支架的正上方，左上肋板的上表面、右表面分别与电机托板的下表面以及左支架的左表面接触，左支架设置于底座的左上表面，左下肋板的下表面、右表面分别与底座的上表面以及左支架的左表面接触，右支架设置于底座的右上表面，右肋板的下表面、右表面分别与底座的上表面以及右支架的左表面接触，另一个翻转轴承座设置于右支架的正上方，且两个翻转轴承座的中心孔同轴。

旋转轴部分包括转盘螺钉、带轴转盘、上旋转挡圈、下旋转挡圈、旋转固定环、一对旋转轴承、套筒。

带轴转盘与载物台连接，并且二者同轴，上旋转挡圈、一个旋转轴承、套筒、另一个旋转轴承、下旋转挡圈、旋转固定环依次设置于带轴转盘的轴上，且两两相邻零件为同轴且相互贴紧，上旋转挡圈、下旋转挡圈均卡在带轴转盘轴上的沟槽中。

埋头螺钉是M3x6型埋头螺钉，第一螺钉为M5x16型螺钉，第二螺钉为M4x16型螺钉，第三螺钉为M4x14型螺钉，第四螺钉为M4x20型螺钉，第五螺钉为M5x25型螺钉，第六螺钉为M5x12型螺钉，第七螺钉为M4x12型螺钉。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

（1）支架部分采用U形框架支撑结构，辅以肋板加固，结构稳定可靠，减小了系统振动带来的误差，使测量数据更加精确可靠；

（2）平台部分采用电机驱动，可以实现自动翻转和旋转动作，操作简单，自动化程度高，减少了人工操作及其带来的误差；

（3）平台部分可以实现大范围的角度翻转和旋转，且转角连续，从而使其角度适应性更强，能获得完整而又精确的数据；

（4）夹具部分是具有特殊形状的磁铁夹具，能实现不同型牙模的牢固夹紧，方便拆卸，因而操作简单，适应性强。

附图说明

图1是本发明用于牙模三维测量的姿态调整装置的立体图。

图2是本发明用于牙模三维测量的姿态调整装置夹具部分的立体图。

图3是本发明用于牙模三维测量的姿态调整装置平台部分的立体图。

图4是平台部分中旋转轴部分的立体图。

图5是本发明用于牙模三维测量的姿态调整装置支架部分的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明用于牙模三维测量的姿态调整装置主要包括夹具部分1、平台部分2、支架部分3，其中夹具部分1设置在平台部分2的上表面，支架部分3是U形框架支撑结构，平台部分2设置在支架部分3的上表面。

如图2所示，夹具部分1包括标定夹具101、适应夹具103、多个磁铁104、多个埋头螺钉105。

标定夹具101用于夹住牙模102的平面侧，用于测量时的系统标定。适应夹具103具有曲线轮廓，可以实现点夹紧、线夹紧以及面夹紧，用于夹住牙模102的曲面侧，用于牙模102的定位、夹紧。磁铁104设置在标定夹具101、适应夹具103底部的腔体中，且磁铁104暴露在腔体外面的表面与标定夹具101、适应夹具103的底面平齐。埋头螺钉105穿过磁铁104的埋头孔，从而将磁铁104固定在标定夹具101、适应夹具103底部的腔体中。

在本实施方式中，所用的磁铁104是圆柱形磁铁，所用的埋头螺钉105是M3x6型埋头螺钉。在本实施方式中，磁铁104和埋头螺钉105的数量均为六个，但应理解的是它们的数量并不局限于此。本发明的夹具部分1可由各式带有磁铁104的标定夹具101和适应夹具103组成，针对不同类型的牙模102可选用不同形状的磁铁夹具组合，将牙模102牢固的吸附在平台部分2上，给磁铁夹具施加水平推力又方便拆卸，所以夹具部分1操作简单，能适应不同牙模102的牢固夹紧。

如图3所示，平台部分2包括翻转电机201、翻转电机座202、一对联轴器203、左翻转轴204、左翻转侧板205、载物台206、右翻转侧板207、一对翻转轴座208、多个第一螺钉209、右翻转轴210、一对翻转固定环211、一对翻转轴承212、一对翻转弹性挡圈213、多个第二螺钉214、旋转上横板215、旋转下横板216、旋转电机217、多个第三螺钉218、旋转轴部分219、多个第四螺钉220、一对第五螺钉221。

在本实施方式中，第一螺钉209为M5x16型螺钉，第二螺钉214为M4x16型螺钉，第三螺钉218为M4x14型螺钉，第四螺钉220为M4x20型螺钉，第五螺钉221为M5x25型螺钉，第一螺钉209、第三螺钉218、第四螺钉220的数量为4个，第二螺钉214的数量为8个。

翻转电机201与翻转电机座202通过第四螺钉220连接，翻转电机座202通过一对第五螺钉221固定在支架部分3上表面的左侧，翻转电机201的轴与左翻转轴204的左端通过联轴器203相连，左翻转轴204的中间安装有翻转轴承212，翻转轴承212的左右两侧分别通过翻转固定环211和翻转弹性挡圈213固定，左翻转轴204的右端通过翻转轴座208与左翻转侧板205固定连接，翻转轴座208与左翻转侧板205通过一对第一螺钉209连接。左翻转侧板205、旋转下横板216、右翻转侧板207三者构成U形结构，左翻转侧板205的右下面与旋转下横板216的左面通过一对第二螺钉214连接，旋转下横板216的右面与右翻转侧板207的左下面通过一对第二螺钉214连接，旋转上横板215的左端面、右端面分别与左翻转侧板205右面中间、右翻转侧板207的左面中间接触并且分别通过一对第二螺钉214连接，左翻转侧板205与右翻转侧板207平行且四周对齐，旋转上横板215与旋转下横板216平行且四周对齐。旋转电机217通过第三螺钉218固定在旋转下横板216的底面正中间，旋转电机的轴端位于旋转下横板216的上方。旋转轴部分219的上部设置在旋转上横板215的上方，中间固定在旋转上横板215中间的孔中，下部与旋转电机217的轴相连。载物台206固定在旋转轴部分219的上表面。右翻转轴210上另一个翻转轴座208、一对第一螺钉209、右翻转轴210、另一个翻转固定环211、另一个翻转轴承212、另一个翻转弹性挡圈213的连接方式与左翻转轴204上的相同。

左翻转轴204与右翻转轴210同轴，翻转电机201可带动载物台206实现以左翻转轴204与右翻转轴210为轴的翻转动作，旋转电机217可带动载物台206实现以旋转轴部分219为轴的旋转动作。相比之前的手动姿态调整，本发明的平台部分2操作简单，自动化程度高，减少了人工操作带来的误差。

如图4所示，旋转轴部分219包括多个转盘螺钉2201、带轴转盘2202、上旋转挡圈2203、下旋转挡圈2204、旋转固定环2205、一对旋转轴承2206、套筒2207。

带轴转盘2202与载物台206通过转盘螺钉2201连接，并且二者同轴，上旋转挡圈2203、一个旋转轴承2206、套筒2207、另一个旋转轴承2206、下旋转挡圈2204、旋转固定环2205依次设置于带轴转盘2202的轴上，且两两相邻零件为同轴且相互贴紧，上旋转挡圈2203、下旋转挡圈2204均卡在带轴转盘2202轴上的沟槽中。上旋转挡圈2203防止一对旋转轴承2206向上窜动，旋转固定环2205防止一对旋转轴承2206向下窜动，从而保证旋转轴部分220的旋转精度。

如图5所示，支架部分3包括左上肋板301、左下肋板302、底座303、一对翻转轴承座304、多个第六螺钉305、电机托板306、左支架307、右支架308、右肋板310。

在本实施方式中，第六螺钉305为M5x12型螺钉，第七螺钉309为M4x12型螺钉，在本实施方式中，第六螺钉305的数量为4个，第七螺钉309的数量为14个。

一个翻转轴承座304通过一对第六螺钉305固定在电机托板306上表面的右侧。电机托板306设置于左支架307的正上方，并通过一对第七螺钉309固定连接。左上肋板301的上表面、右表面分别与电机托板306的下表面以及左支架307的左表面接触，并通过四个第七螺钉309固定连接。左支架307设置于底座303的左上表面，从底座303的左底部向上穿一对第七螺钉309将二者固定连接。左下肋板302的下表面、右表面分别与底座303的上表面以及左支架307的左表面接触，并通过四个第七螺钉309固定。右支架308设置于底座303的右上表面，从底座303的右底部向上穿一对第七螺钉309将二者固定连接。右肋板310的下表面、右表面分别与底座303的上表面以及右支架308的左表面接触，并通过四个第七螺钉309固定。另一个翻转轴承座304设置于右支架308的正上方，通过一对第六螺钉305固定连接，一对翻转轴承座304的中心孔同轴。

本发明的支架部分3采用U形框架支撑结构，辅以肋板加固，结构稳定可靠，减小了系统振动带来的误差，使测量数据更加精确可靠。

本发明的工作原理过程如下：

首先将牙模102设置在载物台206上，然后水平推动标定夹具101和适应夹具103，将牙模102牢固夹紧。接着给翻转电机201通电，翻转电机201通过联轴器203带动左翻转轴204翻转，进而带动载物台206实现以左翻转轴204与右翻转轴210为轴的翻转动作。同时，给旋转电机217通电，旋转电机217通过另一个联轴器203带动旋转轴部分219旋转，进而带动带动载物台206实现以旋转轴部分219为轴的旋转动作。此翻转角度和旋转角度可以达到360度，实现大范围的角度翻转与旋转，转角连续、精确，使得转角适应性更强，能实现牙模姿态的全方位调整，从而获得完整而又精确的数据。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于牙模三维测量的姿态调整装置，包括夹具部分、平台部分、支架部分，其特征在于，

所述夹具部分设置在平台部分的上表面，所述支架部分是U形框架支撑结构，所述平台部分设置在支架部分的上表面；

所述夹具部分包括标定夹具、适应夹具、多个磁铁；

所述标定夹具用于夹住牙模的平面侧；

所述适应夹具具有曲线轮廓，用于夹住所述牙模的曲面侧；

所述磁铁设置在所述标定夹具、所述适应夹具底部的腔体中，且所述磁铁暴露在所述腔体外面的表面与所述标定夹具、所述适应夹具的底面平齐；

所述平台部分包括翻转电机、翻转电机座、一对联轴器、左翻转轴、左翻转侧板、载物台、右翻转侧板、一对翻转轴座、右翻转轴、一对翻转固定环、一对翻转轴承、一对翻转弹性挡圈、旋转上横板、旋转下横板、旋转电机、旋转轴部分；

所述磁铁固定在所述腔体中；

所述翻转电机与所述翻转电机座固定连接；

所述翻转电机座固定在所述支架部分上表面的左侧；

所述翻转电机的轴与所述左翻转轴的左端通过所述联轴器相连；

所述翻转轴承设置在所述左翻转轴的中间，所述翻转轴承的左右两侧分别通过所述翻转固定环和所述翻转弹性挡圈固定；

所述左翻转轴的右端通过所述翻转轴座与所述左翻转侧板固定连接；

所述翻转轴座与所述左翻转侧板连接；

所述左翻转侧板、所述旋转下横板、所述右翻转侧板三者构成U形结构，所述左翻转侧板的右下面与所述旋转下横板的左面连接，所述旋转下横板的右面与所述右翻转侧板的左下面连接，所述左翻转侧板与所述右翻转侧板平行且四周对齐；

所述旋转上横板的左端面、右端面分别与所述左翻转侧板右面中间、右翻转侧板的左面中间接触，所述旋转上横板与所述旋转下横板平行且四周对齐；

所述旋转电机固定在所述旋转下横板的底面正中间，所述旋转电机的轴端位于所述旋转下横板的上方；

所述旋转轴部分的上部设置在所述旋转上横板的上方，中间固定在所述旋转上横板中间的孔中，下部与所述旋转电机的轴相连；

所述载物台固定在所述旋转轴部分的上表面；

所述右翻转轴上的零件连接方式与所述左翻转轴上的相同，且二者同轴；

所述支架部分包括左上肋板、左下肋板、底座、一对翻转轴承座、电机托板、左支架、右支架、右肋板；

一个翻转轴承座固定在所述电机托板上表面的右侧；

所述电机托板固定连接在所述左支架的正上方；

所述左上肋板的上表面、右表面分别与所述电机托板的下表面以及所述左支架的左表面接触；

所述左支架设置于所述底座的左上表面；

所述左下肋板的下表面、右表面分别与所述底座的上表面以及所述左支架的左表面接触；

所述右支架设置于所述底座的右上表面；

所述右肋板的下表面、右表面分别与所述底座的上表面以及所述右支架的左表面接触；

另一个翻转轴承座设置于所述右支架的正上方，且两个翻转轴承座的中心孔同轴。

2.根据权利要求1所述的姿态调整装置，其特征在于，所述旋转轴部分包括转盘螺钉、带轴转盘、上旋转挡圈、下旋转挡圈、旋转固定环、一对旋转轴承、套筒。

3.根据权利要求2所述的姿态调整装置，其特征在于，

所述带轴转盘与所述载物台连接，并且二者同轴；

所述上旋转挡圈、一个旋转轴承、所述套筒、另一个旋转轴承、所述下旋转挡圈、所述旋转固定环依次设置于所述带轴转盘的轴上，且两两相邻零件为同轴且相互贴紧；

所述上旋转挡圈、所述下旋转挡圈均卡在所述带轴转盘轴上的沟槽中。

4.根据权利要求1所述的姿态调整装置，其特征在于，所述埋头螺钉是M3x6型埋头螺钉，所述第一螺钉为M5x16型螺钉，所述第二螺钉为M4x16型螺钉，所述第三螺钉为M4x14型螺钉，所述第四螺钉为M4x20型螺钉，所述第五螺钉为M5x25型螺钉，所述第六螺钉为M5x12型螺钉，所述第七螺钉为M4x12型螺钉。

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