CN105287033A - 一种义齿3d快速成型定制系统及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种义齿3D快速成型定制系统及其加工工艺，系统包括真彩三维扫描仪，数据处理装置，三维模型重建装置和义齿成型装置，其中，真彩三维扫描仪用于扫描患者牙齿及上下颌关系的三维数字图像；数据处理装置用于对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数据处理；义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型。

Description

一种义齿3D快速成型定制系统及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种义齿3D快速成型定制系统及其加工工艺，属于义齿制作及3D快速成型技术交叉领域。

背景技术

由于牙齿本身具有独特的特点，每个人的牙齿形状、大小以及咬合关系都不相同，使得传统的义齿制作几乎完全依赖手工。对已脱落或缺损牙齿的修复，一方面要基于牙医对患者进行个人的和手工方式的前期工作，另一方面则依靠牙科技工对天然牙齿的具体仿制，要把脱落或局部破坏的天然牙齿在形状和色彩方面逼真地复制出来。

传统的义齿制作方法的主要流程包括：基牙预备、印模材提取印模、石膏灌注模型、复制技工工作模型、设计制作蜡型、包埋铸造以及打磨抛光等。

传统的义齿制作工艺繁琐，加工效率低，固定不稳固，实际操作不方便。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新的义齿3D快速成型定制系统同时提供其加工工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明所述的义齿3D快速成型定制系统包括真彩三维扫描仪，数据处理装置，三维模型重建装置和义齿成型装置，其中，

真彩三维扫描仪用于扫描患者牙齿及上下颌关系的三维数字图像；所述的真彩三维扫描仪包括扫描枪，电源线，电源供应器，互联网电缆，USB连接线，高压灭菌的扫描头套，数据转换器和彩色校准模块，所述的扫描枪、USB连接线、电源供应器以及互联网电缆均连接到所述的数据转换器上，所述的电源线的一端连接在电源供应器上，电源线的另一端设置有与220V电源连接的插头；所述的USB连接线和互联网电缆分别连接到电脑上；所述的高压灭菌的扫描头套安装在扫描枪的扫描头上；彩色校准模块内置比色装置，在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色；所述的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上；

数据处理装置用于对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数据处理；包括对三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑；同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并放样，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得义齿模型；

义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型。

进一步，所述的义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法支撑金属合金义齿。

进一步，所述的扫描头套内部设置有加热片和反光镜片。

进一步，所述的真彩三维扫描仪分别从矢状面和冠状面两个方向进行扫描，然后由三维模型重建装置在两个方向上分别进行放样，最后再把两个放样结果进行布尔运算，获得精确的义齿模型。

进一步，所述的布尔运算包括相交或合并。

本发明还提供所述的义齿3D快速成型定制系统的加工工艺，包括以下步骤：

A、采用真彩三维扫描仪分别从矢状面和冠状面两个方向扫描患者牙齿，从对牙合牙的最后一颗牙位开始扫描，先从牙合面开始，一直到前牙；从前牙的舌侧外侧扫描，注意和牙合面相连接；从舌侧扫描完毕后缓慢转入到唇颊侧，一直扫描到前牙，直至扫描完成；真彩三维扫描仪的彩色校准模块在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色；真彩三维扫描仪的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上；

B、数据处理装置对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

C、三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑；同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并在矢状面和冠状面两个方向上分别进行放样，再把两个放样结果进行布尔运算，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得精确的义齿模型；

D、义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型；

E、所述的义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法支撑金属合金义齿。

本发明的有益效果在于：

本发明所述的义齿3D快速成型定制系统及其加工工艺与现有技术相比，操作简单，可以准确分析牙齿的颜色，为医生和技师提供最佳的颜色参考，数据误差小，为后期制作高质量的修复体提供了坚实的基础，加工效率高。

附图说明

图1是本发明的义齿3D快速成型定制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本发明所述的义齿3D快速成型定制系统包括真彩三维扫描仪，数据处理装置，三维模型重建装置和义齿成型装置，其中，

真彩三维扫描仪用于扫描患者牙齿及上下颌关系的三维数字图像；所述的真彩三维扫描仪包括扫描枪，电源线，电源供应器，互联网电缆，USB连接线，高压灭菌的扫描头套，数据转换器和彩色校准模块，所述的扫描枪、USB连接线、电源供应器以及互联网电缆均连接到所述的数据转换器上，所述的电源线的一端连接在电源供应器上，电源线的另一端设置有与220V电源连接的插头；所述的USB连接线和互联网电缆分别连接到电脑上；所述的高压灭菌的扫描头套安装在扫描枪的扫描头上，扫描头套内部设置有加热片和反光镜片；由于患者口腔内因换气会呵出热气，而造成反光镜片上有雾状凝结，需要通过加热片加热来烘干；彩色校准模块内置比色装置，在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色，提供患者口腔内全局的颜色数值，可以准确分析牙齿的颜色，给医生和技师提供最佳的颜色参考。所述的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上。

数据处理装置用于对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数据处理；包括对三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑，这样既不会产生伪边界，同时由于只对轮廓线进行处理，可以减小数据量以便三维模型的快速显示。同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并放样，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得义齿模型。由于牙体表面存在许多沟、窝、点、隙等细微缺失，真彩三维扫描仪获得的数字化3D图像难免遗漏一些重要数据，因此在使用真彩三维扫描仪扫描的时候，分别从矢状面和冠状面两个方向进行扫描，然后由三维模型重建装置在两个方向上分别进行放样，最后再把两个放样结果进行布尔运算(相交或合并)，获得精确的义齿模型。

义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型。

上述义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法制成金属合金义齿。

本发明还提供所述的义齿3D快速成型定制系统的加工工艺，包括以下步骤：

A、采用真彩三维扫描仪分别从矢状面和冠状面两个方向扫描患者牙齿，从对牙合牙的最后一颗牙位开始扫描，先从牙合面开始，一直到前牙；从前牙的舌侧外侧扫描，注意和牙合面相连接；从舌侧扫描完毕后缓慢转入到唇颊侧，一直扫描到前牙，直至扫描完成；真彩三维扫描仪的彩色校准模块在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色；真彩三维扫描仪的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上；

B、数据处理装置对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

C、三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑；同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并在矢状面和冠状面两个方向上分别进行放样，再把两个放样结果进行布尔运算，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得精确的义齿模型；

D、义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型；

E、所述的义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法支撑金属合金义齿。

本发明所述的义齿3D快速成型定制系统操作简单，可以准确分析牙齿的颜色，为医生和技师提供最佳的颜色参考，数据误差小，为后期制作高质量的修复体提供了坚实的基础，加工效率高。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种义齿3D快速成型定制系统，其特征在于，包括：真彩三维扫描仪，数据处理装置，三维模型重建装置和义齿成型装置，其中，

真彩三维扫描仪用于扫描患者牙齿及上下颌关系的三维数字图像；所述的真彩三维扫描仪包括扫描枪，电源线，电源供应器，互联网电缆，USB连接线，高压灭菌的扫描头套，数据转换器和彩色校准模块，所述的扫描枪、USB连接线、电源供应器以及互联网电缆均连接到所述的数据转换器上，所述的电源线的一端连接在电源供应器上，电源线的另一端设置有与220V电源连接的插头；所述的USB连接线和互联网电缆分别连接到电脑上；所述的高压灭菌的扫描头套安装在扫描枪的扫描头上；彩色校准模块内置比色装置，在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色；所述的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上；

数据处理装置用于对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数据处理；包括对三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑；同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并放样，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得义齿模型；

义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型。

2.根据权利要求1所述的义齿3D快速成型定制系统，其特征在于，所述的义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法制成金属合金义齿。

3.根据权利要求2所述的义齿3D快速成型定制系统，其特征在于，所述的扫描头套内部设置有加热片和反光镜片。

4.根据权利要求3所述的义齿3D快速成型定制系统，其特征在于，所述的真彩三维扫描仪分别从矢状面和冠状面两个方向进行扫描，然后由三维模型重建装置在两个方向上分别进行放样，最后再把两个放样结果进行布尔运算，获得精确的义齿模型。

5.根据权利要求4所述的义齿3D快速成型定制系统，其特征在于，所述的布尔运算包括相交或合并。

6.根据权利要求1-5所述的义齿3D快速成型定制系统的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、采用真彩三维扫描仪分别从矢状面和冠状面两个方向扫描患者牙齿，从对牙合牙的最后一颗牙位开始扫描，先从牙合面开始，一直到前牙；从前牙的舌侧外侧扫描，注意和牙合面相连接；从舌侧扫描完毕后缓慢转入到唇颊侧，一直扫描到前牙，直至扫描完成；真彩三维扫描仪的彩色校准模块在扫描的同时捕捉全牙列的颜色，从色调、亮度以及饱和度三个元素上量化精确测量牙齿每个位置的颜色；真彩三维扫描仪的数据转换器将扫描头获得的扫描数据转化为彩色的数字化3D图像和高清照片通过互联网电缆发送到电脑上；

B、数据处理装置对真彩三维扫描仪获得的三维数字图像进行数字除噪，滤波平滑，消除层差以及数据精简处理，处理后将三维数字图像转化为矢量图输出；

C、三维模型重建装置将数据处理装置输出的矢量图三角形化，去除每颗牙齿轮廓线上的冗余数据，使轮廓线光滑；同时三维模型重建装置将每颗牙齿的轮廓线以多段线形式存储并在矢状面和冠状面两个方向上分别进行放样，再把两个放样结果进行布尔运算，在放样过程中用非线性插值在原断层图像之间再插入若干中间层面，获得精确的义齿模型；

D、义齿成型装置根据三维模型重建装置建立的义齿模型，控制紫外激光按照义齿模型的各分层截面的轮廓轨迹进行逐点扫描，形成义齿的一个薄层截面，完成一个薄层截面的固化后，固定义齿的工作台下降一个层厚，再次控制紫外激光进行逐点扫描，形成新的薄层截面，新的薄层截面牢固黏结在上一层薄层截面上，如此反复直至完成整个义齿的固化成型；

E、所述的义齿成型装置采用液态光敏树脂作为原材料，制成的树脂义齿作为蜡型，采用铸造方法支撑金属合金义齿。