CN105361968B - 牙模扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙模扫描装置，定义有一XYZ三轴互相垂直的座标系，牙模扫描装置包括：支撑柱；第一垂直旋转机构，设置在支撑柱的一端，并以Y轴为旋转轴；第二垂直旋转机构，设置在支撑柱的另一端，并以Y轴为旋转轴；水平旋转机构，设置在第二垂直旋转机构上，并以Z轴为旋转轴，用以相对于第二垂直旋转机构旋转；光源模块，设置在第一垂直旋转机构的轴体的轴向上，用以朝水平旋转机构方向发射光线，且光源模块的发射光线的旋转方向同步于第一垂直旋转机构的旋转方向；以及取像模块，设置在第一垂直旋转机构的轴体的径向。

Description

牙模扫描装置

技术领域

本发明有关于一种牙模扫描装置，特别是有关于一种利用多个不同的旋转机构的牙模扫描装置。

背景技术

图1为现有的牙模扫描装置立体图。使用该牙模扫描装置900时，需要先在承齿治具910上放置一待扫描牙齿950，或于该承模治具920上放置单颚牙模(图中未示)，再驱动该扫描探头930对承齿治具910上的待扫描牙齿950或对该承模治具920上的单颚牙模(图中未示)进行移动扫描。以扫描待扫描牙齿950为例，藉由摇摆驱动器911来驱使摇摆架912摇摆预定角度后，即可使该待扫描牙齿950以不同角度面对该扫描探头930。然后，再藉由驱动该扫描探头930沿滑轨940做直线移动进行扫描，即可再完成一次扫描动作。

但是上述中的牙模扫描装置，通常具有一组以上的电动马达，用以驱动滑轨上的该扫描探头，以使位在承齿治具上的牙齿在座标系上进行水平的移动。但利用直线运动平台的牙模扫描装置，其体积难以微小化，容易局限牙模在机构空间内的配置。另一个问题是，市场上的牙模扫描装置多半以封闭式系统为主，其软硬件均不允许使用者作变动，无法弹性配合使用者需求。

目前诊所、医院或牙技所对于牙模扫描装置的需求而言，牙模扫描装置应尽可能缩小体积、简化配置，并考量使用的便利性，并追求美观的外型，以符合诊所或医院的仪器对于使用人员较亲近的形象需求。目前，国内外的许多产品其尺寸都较大，且外观以工业产线设备刚强形象为主，较不适合引进至诊所、医院或牙技所。

因此，便有需要提供一种能缩小体积及简化配置的牙模扫描装置，以解决前述的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构造简单且具有扫描功能的牙模扫描装置。

为达成上述目的，本发明提供一种牙模扫描装置，定义有一XYZ三轴互相垂直的座标系，该牙模扫描装置包括：一支撑柱；一第一垂直旋转机构，设置在该支撑柱的一端，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱旋转；一第二垂直旋转机构，设置在该支撑柱的一另一端，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱旋转；一水平旋转机构，设置在该第二垂直旋转机构上，并以Z轴为旋转轴，用以相对于该第二垂直旋转机构旋转；一光源模块，设置在该第一垂直旋转机构的一轴体的轴向上，用以朝该水平旋转机构方向发射光线，且该光源模块的发射光线的旋转方向同步于该第一垂直旋转机构的旋转方向；以及一取像模块，设置在该第一垂直旋转机构的该轴体的径向，用以朝该水平旋转机构方向拍摄。

本发明的牙模扫描装置与现有技术中的牙模扫描装置相比，具有构造简单，并可有效轻量化和缩小体积的优点，使牙技所、牙医诊及医院提升使用意愿，并且患者对于此类医疗仪器会较有亲和力。本发明的牙模扫描装置可利用模块化的更换介面，可更换光源模块、取像模块或更换固定治具，以达到使用者的需求。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的牙模扫描装置立体图。

图2为本发明的第一实施例的牙模扫描装置立体图。

图3为本发明的第二实施例的牙模扫描装置立体图。

图4为本发明的牙模扫描装置立体图，其显示使用方式。

其中，附图标记：

100 牙模扫描装置 110 支撑柱

111 端 112 另一端

120 第一垂直旋转机构 120a 轴体

121 轴向侧面 122 径向侧面

130 第二垂直旋转机构 140 水平旋转机构

141 固定治具 141a 凹槽

141b 表面 150 光源模块

151 线光束 160 取像模块

170 垂直移动机构 180 控制电路

190 计算模块 200 牙模扫描装置

220 第一垂直旋转机构 220a 轴体

221 外壳 260 取像模块

300 单颚牙模

900 牙模扫描装置 910 承齿治具

911 摇摆驱动器 912 摇摆架

920 承模治具 930 扫描探头

940 滑轨 950 待扫描牙齿

具体实施方式

图2为本发明的第一实施例的牙模扫描装置立体图。该牙模扫描装置100包括：一支撑柱110、一第一垂直旋转机构120、一第二垂直旋转机构130、一水平旋转机构140、一光源模块150以及一取像模块160。首先，定义有一XYZ三轴互相垂直的座标系。该第一垂直旋转机构120设置在该支撑柱110的一端111，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱110旋转。该第二垂直旋转机构130设置在该支撑柱110的一另一端112，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱110旋转。该水平旋转机构140设置在该第二垂直旋转机构130上，并以Z轴为旋转轴，用以相对于该第二垂直旋转机构130旋转。该光源模块150设置在该第一垂直旋转机构120的一轴体120a的轴向(例如轴向侧面121)，用以朝该水平旋转机构140方向发射光线，且该光源模块150的发射光线的旋转方向(亦即摇摆方向)同步于该第一垂直旋转机构120的旋转方向。该取像模块160设置在该第一垂直旋转机构120的该轴体120a的径向(例如径向侧面122)，用以朝该水平旋转机构140方向拍摄。

较佳的，该支撑柱110包括一垂直移动机构170，位在该支撑柱110的该端111，并以Z轴为移动方向，该第一垂直旋转机构120设置在该垂直移动机构170上，用以调整该取像模块160与该水平旋转机构140之间的焦距。该水平旋转机构140包括一固定治具141，用以固定一待扫描物。该光源模块150可为激光光，用以发射一线光束，或者可同时发射多道线光束。在本发明中所述的该线光束是指当光源发射一光束，并垂直照射在一平面上时，该光线在该平面上所呈现的图案为长条形的图案，此时，该光束则称为线光束。在另一实施中，该光源模块150可搭配不同软件，使该光源模块150的激光光源可改变为其他种类光源。

该取像模块160固定在该第一垂直旋转机构120的该轴体120a的径向侧面122，因此当该第一垂直旋转机构120及该光源模块150在旋转时，该取像模块160也会同步旋转，而且该取像模块160绕该光源模块150而旋转。利用取像模块160与光源模块150的同步旋转，会使取像模块160与光源模块150的相对关系，即为两者中心线的夹角也会保持固定，此配置的结构简单稳定，因此成像在取像模块160内的影像也能得到较稳定及较佳的影像品质。该取像模块160的影像感测元件可为互补式金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)或电荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)的构造。

图3为本发明的第二实施例的牙模扫描装置立体图。第二实施例的牙模扫描装置200大体上类似于第一实施例的牙模扫描装置100，类似的元件标示类似的标号。第二实施例的牙模扫描装置200与第一实施例的牙模扫描装置100不同的地方在于，第二实施例的牙模扫描装置200的取像模块260与第一垂直旋转机构220的连接关系。一外壳221环绕该第一垂直旋转机构220，并固定在该支撑柱110上。该取像模块260固定在该外壳221上(亦即该轴体220a的径向)，因此当该第一垂直旋转机构220在旋转时，该取像模块260并不会同时旋转。因为第二实施例较第一实施例少了一个会旋转的元件(即为取像模块260)，因此在软件设计上，第二实施例的软件设计会较第一实施例的软件设计简单。

图4为本发明的牙模扫描装置立体图，其显示使用方式。以第一实施例的该牙模扫描装置100为例，该牙模扫描装置100可以更包括一控制电路180以及一计算模块190。该控制电路180可设置在计算模块190内，并由计算模块190对该控制电路180进行参数的控制。该控制电路180电性连接该第一垂直旋转机构120，用以控制该第一垂直旋转机构120的旋转方向或速度，在本实施例中，该第一垂直旋转机构120可包含一伺服马达(图未示)，且该伺服马达控制该第一垂直旋转机构120的该轴体120a，该控制电路180电性连接该伺服马达，用以对该伺服马达发出控制讯号，进而控制该第一垂直旋转机构120的该轴体120a的旋转方向或速度。

较佳地，该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140也各包含一伺服马达，该控制电路180可再电性连接该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140的该些伺服马达，用以控制该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140的旋转方向或速度。本发明的该控制电路180藉由控制该第一垂直旋转机构120、第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140而达到全自动控制的功能。该计算模块190电性连接该取像模块160，用以接收该取像模块160所拍摄的多个影像，并将该些影像组合成一立体影像。

该牙模扫描装置100在使用时，先将待扫描物放置在固定治具141上并调整好该垂直移动机构170，以调整好待扫描物与取像模块160之间的焦距。该固定治具141有一凹槽141a(如图4所示)，可用以放置较小的待扫描物，例如待扫描牙齿。该固定治具141有一表面141b，则可用以放置较大的待扫描物，例如单颚牙模300。

以单颚牙模300为例，该控制电路180可先控制该第一垂直旋转机构120的该轴体120a转至一角度，然后再控制该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140转至一角度。或者可同时旋转该第一垂直旋转机构120、该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140。当该第一垂直旋转机构120、该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140所旋转的角度固定好后，该光源模块150发射一道线光束151，并照射在该单颚牙模300上。

之后该取像模块160拍摄该水平旋转机构140方向的影像，即拍摄该单颚牙模300的影像，而完成第一次的扫描动作。如此，只需多次不同的旋转该第一垂直旋转机构120、该第二垂直旋转机构130及该水平旋转机构140以进行扫描，而得到多个影像，该计算模块190接收该取像模块160所拍摄的该些影像，并将该些影像组合成一立体影像，该立体影像即为单颚牙模300的立体模型影像。在另一实施例中，该光源模块150可同时发射多道线光束，进而可减少扫描动作的时间，加快完成单颚牙模300的立体模型影像。在又一实施例中，该光源模块150可发射多波长光束，例如该多波长光束具有两个波长范围：其一是400～460nm，其二是630～680nm，则可在影像上藉由不同波长取得不同影像，进而滤除噪声的机制。(但被发射的各光束仅具有特定一个波长范围，以使得该光束有高同调性、增强扫描辨识效果。)

本发明的牙模扫描装置与现有技术中的牙模扫描装置相比，具有构造简单，并可有效轻量化和缩小体积的优点，使牙技所、牙医诊及医院提升使用意愿，并且患者对于此类医疗仪器会较有亲和力。本发明的牙模扫描装置可利用模块化的更换介面，可更换光源模块、取像模块或更换固定治具，以达到使用者的需求。本发明的牙模扫描装置的光源模块可同时发射多道线光束，以提升扫描效率，并在减少扫描头移动次数的同时改善扫描精度。

综上所述，乃仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明权利要求保护范围文义相符，或依本发明权利要求保护范围所做的均等变化与修改，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (16)

1.一种牙模扫描装置，定义有一XYZ三轴互相垂直的座标系，其特征在于，该牙模扫描装置包括：

一支撑柱；

一第一垂直旋转机构，设置在该支撑柱的一端，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱旋转；

一第二垂直旋转机构，设置在该支撑柱的一另一端，并以Y轴为旋转轴，用以相对于该支撑柱旋转；

一水平旋转机构，设置在该第二垂直旋转机构上，并以Z轴为旋转轴，用以相对于该第二垂直旋转机构旋转；

一光源模块，设置在该第一垂直旋转机构的一轴体的轴向，用以朝该水平旋转机构方向发射光线，且该光源模块的发射光线的旋转方向同步于该第一垂直旋转机构的旋转方向；以及

一取像模块，设置在该第一垂直旋转机构的该轴体的径向，用以朝该水平旋转机构方向拍摄。

2.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该支撑柱包括一垂直移动机构，位在该支撑柱的该端，并以Z轴为移动方向，该第一垂直旋转机构设置在该垂直移动机构上。

3.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该水平旋转机构包括一固定治具，用以固定一待扫描物。

4.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该光源模块设置在该第一垂直旋转机构的该轴体的轴向侧面。

5.如权利要求4所述的牙模扫描装置，其特征在于，当该第一垂直旋转机构在旋转时，该取像模块同步旋转，且该取像模块之绕该光源模块而旋转。

6.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该取像模块设置在该第一垂直旋转机构的该轴体的径向侧面。

7.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，还包括一外壳，环绕该第一垂直旋转机构，并固定在该支撑柱上。

8.如权利要求7所述的牙模扫描装置，其特征在于，该取像模块固定在该外壳上。

9.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该光源模块发射一线光束。

10.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该光源模块同时发射多道线光束。

11.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该光源模块发射多波长光束。

12.如权利要求11所述的牙模扫描装置，其特征在于，该多波长光束具有两个波长范围为400～460nm及630～680nm。

13.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，该取像模块的影像感测元件为互补式金属氧化物半导体或电荷耦合元件。

14.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，还包括一控制电路，电性连接该第一垂直旋转机构，用以控制该第一垂直旋转机构的旋转方向或速度。

15.如权利要求14所述的牙模扫描装置，其特征在于，该控制电路电性连接该第二垂直旋转机构及该水平旋转机构，用以控制该第二垂直旋转机构及该水平旋转机构的旋转方向或速度。

16.如权利要求1所述的牙模扫描装置，其特征在于，还包括一计算模块，电性连接该取像模块，用以接收该取像模块所拍摄的多个影像，并将该些影像组合成一立体影像。