CN110827975B - 一种口腔扫描装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种口腔扫描装置及其使用方法，属于口腔扫描仪技术领域，该口腔扫描装置，包括扫描手柄、微处理器和显示屏，微处理器内设置主控单元和图像处理单元，扫描手柄内设置三轴数字陀螺仪、惯性驱动平台和扫描探头，惯性驱动平台包括位置保持元件、力矩传动元件、位置检测元件和驱动元件，扫描探头通过图像处理单元与显示屏连接，图像处理单元与主控单元连接；三轴数字陀螺仪和位置检测元件通过主控单元与驱动元件连接，驱动元件通过力矩传动元件与位置保持元件相连，本发明的有益效果是，本发明使扫描手柄扫描角度和速度可控，使扫描的准确度和清晰度更高，实现了集成化、多功能化，提高了对牙床模型扫描的准确度和效率，减轻了劳动强度。

Description

一种口腔扫描装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及口腔扫描仪技术领域，尤其涉及一种口腔扫描装置及其使用方法。

背景技术

牙科医生在为患者治疗时，会采用倒模的方式，获得患者口腔牙齿外形，这种方式比较麻烦，目前也有采用扫描的方式获得患者口腔内牙齿的3维数据模型，即可以辅助治疗，也可以为制备义齿提供参数，但是对患者牙床进行扫描的传统做法是，手持扫描手柄使其沿着牙床运动完成扫描，整个过程是靠人工手动转动扫描手柄，由于工作人员的熟练程度不同，对每次位置的转动角度和速度不同，扫描的结果将产生很大影响；而且现有的口腔扫描装置整体结构比较笨重或结构比较松散且属于自由组合的方式，无法达到便携的效果，使用不方便。

因此，如何设计一种便携式的口腔扫描装置，使其对工作人员的熟练程度要求不高，扫描手柄相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的准确度和清晰度更高是目前口腔扫描领域中面临的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种口腔扫描装置，主要解决了现有的口腔扫描过程需要靠人工手动转动扫描手柄，扫描的角度和速度不可控，从而影响扫描结果的问题，进一步解决了现有的口腔扫描仪不方便携带的问题，目的在于，设计一种便携式的口腔扫描装置，扫描手柄相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的成功率、准确度和清晰度更高。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述口腔扫描装置，包括扫描手柄、微处理器和显示屏，所述微处理器内设置有主控单元和图像处理单元，所述扫描手柄内设置有三轴数字陀螺仪、惯性驱动平台和扫描探头，所述惯性驱动平台包括位置保持元件、力矩传动元件、多个位置检测元件和对应的驱动元件，所述扫描探头通过所述图像处理单元与显示屏电连接用于识别扫描手柄和牙床之间的空间位置关系，所述图像处理单元与所述主控单元电连接用于确定扫描手柄所需转动的角度；所述三轴数字陀螺仪和位置检测元件通过所述主控单元与驱动元件连接，所述驱动元件通过力矩传动元件与位置保持元件相连，当力矩传动元件发生转动时，位置保持元件产生相反的力矩通过力矩传动元件传输给扫描手柄使扫描手柄转动所需的角度。

进一步地，所述力矩传动元件包括正交相连且由外向内设置的框架Ⅰ、框架Ⅱ和框架Ⅲ，所述框架Ⅰ与所述扫描手柄固定相连，所述框架Ⅰ内转动连接有位置保持元件，所述框架Ⅰ、框架Ⅱ、框架Ⅲ和位置保持元件两两之间分别连接一组位置检测元件和驱动元件。

进一步地，所述位置检测元件包括分别连接在框架Ⅰ和框架Ⅱ之间的角度传感器Ⅰ、连接在框架Ⅱ和框架Ⅲ上的角度传感器Ⅱ、连接在框架Ⅲ和位置保持元件之间的角度传感器Ⅲ；所述驱动元件设置为与角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ和角度传感器Ⅲ相对设置的力矩电机Ⅰ、力矩电机Ⅱ和力矩电机Ⅲ，所述力矩电机Ⅰ的输出轴与框架Ⅱ相连，所述力矩电机Ⅱ的输出轴与框架Ⅲ相连，所述力矩电机Ⅲ的输出轴与位置保持元件相连；所述位置保持元件设置为惯性转子，所述惯性转子通过轴承与框架Ⅲ相连。

进一步地，所述位置检测元件还包括分别与角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ和角度传感器Ⅲ同轴设置的三个加速度传感器，三个所述加速度传感器通过主控单元分别与力矩电机Ⅰ、力矩电机Ⅱ和力矩电机Ⅲ电连接；所述角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ和角度传感器Ⅲ通过主控单元分别与力矩电机Ⅰ、力矩电机Ⅱ和力矩电机Ⅲ电连接。

进一步地，所述扫描探头与所述微处理器电连接实现向扫描探头供电及信号传输，所述手柄本体上设置有扫描启动按键。

进一步地，所述口腔扫描装置还包括翻盖箱体，所述翻盖箱体包括箱体底座和翻盖结构，所述箱体底座内设置所述微处理器，所述箱体底座的端口处设置有操作平台，所述操作平台上容纳所述扫描手柄，所述翻盖结构内连接有所述显示屏。

进一步地，所述操作平台上设置有用于放置牙床模型成品的转动工作台，所述转动工作台的下端连接有驱动电机，所述转动工作台的下端设置有固定轴，所述固定轴通过万向联轴器与所述驱动电机的输出轴相连，所述操作平台的四周还设置有多个用于支撑所述转动工作台的伸缩定位杆，所述伸缩定位杆的端部设置有球形防磨块。

进一步地，所述翻盖结构内设置用于存放口腔扫描用品的存储层，所述存储层与所述显示屏转动连接；所述翻盖结构与所述箱体底座通过锁扣锁定相连，所述箱体底座的外端设置有转动提手。

进一步地，所述箱体底座内还设置有散热风扇，所述操作平台上设置有散热孔；所述操作平台上还设置有容纳所述扫描手柄的凹腔和便于将所述扫描手柄拿出的抓手凹槽；所述凹腔内设置有所述散热孔，所述散热孔吹出的暖风朝向所述扫描手柄的扫描镜头部分用以驱散扫描镜头的雾气。

一种所述的口腔扫描装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按下扫描启动按键，手持扫描手柄使扫描探头沿着人的牙床进行扫描，通过扫描探头扫描的牙床数据模型通过图像处理单元调整显示在显示屏上，用于识别扫描手柄和牙床之间的空间位置关系，主控单元比较扫描手柄和牙床之间的空间位置与设定的空间位置并计算扫描手柄需要转动的角度，同时力矩电机Ⅲ带动位置保持元件以一定的角度和速度转动；

2）三轴数字陀螺仪感知扫描手柄和框架Ⅰ的空间位置变化，并将扫描手柄的空间位置改变信号传输给主控单元，主控单元计算框架Ⅰ、框架Ⅱ和框架Ⅲ所需转动的角度，并驱动力矩电机Ⅰ和力矩电机Ⅱ动作，驱动对应的框架Ⅱ、框架Ⅲ转动，框架Ⅱ和框架Ⅲ转动一定角度后，位置保持元件给框架Ⅲ相反的力矩并由框架Ⅲ依次传递给框架Ⅱ、框架Ⅰ，使与框架Ⅰ连接固定的扫描手柄转动相应的角度，角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ分别检测框架Ⅱ和框架Ⅲ的转动角度，并把转动角度的位置信号传输给主控单元，直到框架Ⅱ和框架Ⅲ的转动角度达到所需的转动角度，使扫描手柄沿着与牙床设定的三维空间角度进行摆动扫描；三个加速度传感器分别检测框架Ⅱ、框架Ⅲ和位置保持元件转动的角速度，主控单元将检测的角速度与设定的角速度进行比较并使扫描手柄以设定的速度进行摆动扫描；

3）运用扫描探头扫描完成的牙床数据模型通过所述图像处理单元调整显示在所述显示屏上，将扫描的图形输入3D打印机进行牙齿模型打印，将打印出来的牙齿模型放置在转动工作台上，将扫描手柄的扫描探头放置在牙齿模型附近并将扫描手柄位置固定，然后驱动电机工作带动转动工作台按照设定速度转动设定的角度，扫描完成的图形在所述显示屏上显示出来，用于检测牙齿模型成品与扫描图形的区别，对打印出的牙齿模型进行修正，然后通过显示屏上方的一个或多个多摄像头对用户进行头像3d取样后，在系统形成数字模型，与牙齿模型形成仿真，显示人口腔装上后的图像。

本发明的有益效果是：

1、该口腔扫描装置包括扫描手柄、微处理器和显示屏，通过在扫描手柄内设置三轴数字陀螺仪和惯性驱动平台，通过扫描探头扫描的牙床数据模型通过图像处理单元调整显示在显示屏上，用于识别扫描手柄和牙床之间的空间位置关系，主控单元比较扫描手柄和牙床之间的空间位置与设定的空间位置并计算扫描手柄需要转动的角度，同时驱动元件带动位置保持元件以一定的角度和速度转动；三轴数字陀螺仪感知扫描手柄的空间位置变化，并将扫描手柄的空间位置改变信号传输给主控单元，主控单元计算力矩传动元件所需转动的角度，并通过相应的驱动元件驱动，位置保持元件受到干扰力矩后给力矩传动元件相反的力矩，从而驱动与力矩传动元件相连的扫描手柄以设定的角度转动，使扫描手柄沿着与牙床设定的三维空间角度进行摆动扫描，使扫描手柄相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的准确度和清晰度更高，整个扫描过程对操作人员的熟练程度要求不高，而且可以及时调整操作人员手握扫描手柄的角度和摆动的速度，提高了扫描的可靠性，增加了人工智能的控制手段。

2、另外，该口腔扫描装置中的扫描手柄、微处理器和显示屏均集成在一翻盖箱体内，该翻盖箱体通过锁扣锁定，达到了便携、方便上门服务的目的；该翻盖箱体内还设置有用于存放口腔扫描用品的存储层，使口腔扫描用品不易丢失，而且翻盖箱体内的操作平台上设置有用于容纳扫描手柄的凹腔和便于将扫描手柄拿出的抓手凹槽，均起到了很好的收纳作用，而且方便拿取和存放；其中的操作平台上设置有用于放置牙床模型成品的转动工作台，转动工作台通过万向联轴器与驱动电机的输出轴连接，可将牙床模型成品放置在转动工作台上，可使人手拿持扫描手柄使其位置固定不动或将扫描手柄运用定位架固定，通过设定驱动电机的转速、转动角度以及转动工作台的歪斜角度，带动牙床模型成品在一定角度范围内转动，完成扫描动作，避免了由于工作人员的熟练程度不同，对每次位置的转动角度和速度不同，扫描结果产生很大影响，提高了扫描的准确度和扫描的效率，减轻了工作人员的劳动强度。

综上，该口腔扫描装置使扫描手柄相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的准确度和清晰度更高，而且实现了结构的集成化、多功能化，便于携带和上门服务，提高了对牙床模型成品扫描的准确度和扫描效率，减轻了扫描人员的劳动强度。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的控制原理图；

图2为惯性驱动平台的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为转动工作台与驱动电机连接的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.扫描手柄，2.微处理器，21.主控单元，22.图像处理单元，3.显示屏，4.惯性驱动平台，41.位置保持元件，42.位置检测元件，421.角度传感器Ⅰ，422.角度传感器Ⅱ，423.角度传感器Ⅲ，424.加速度传感器，43.驱动元件，431.力矩电机Ⅰ，432.力矩电机Ⅱ，433.力矩电机Ⅲ，44.框架Ⅰ，45.框架Ⅱ，46.框架Ⅲ，5.扫描探头，6.翻盖箱体，61.箱体底座，62.翻盖结构，621.存储层，63.操作平台，631.凹腔，632.抓手凹槽，633.散热孔，64.转动工作台，641.固定轴，65.驱动电机，66.万向联轴器，67.转动提手，7.三轴数字陀螺仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1和图3所示，一种口腔扫描装置，包括扫描手柄1、微处理器2和显示屏3，微处理器2内设置有主控单元21和图像处理单元22，扫描手柄1内设置有三轴数字陀螺仪7、惯性驱动平台4和扫描探头5，惯性驱动平台4包括位置保持元件41、力矩传动元件、多个位置检测元件42和对应的驱动元件43，扫描探头5通过图像处理单元22与显示屏3电连接用于识别扫描手柄1和牙床之间的空间位置关系，图像处理单元22与主控单元21电连接用于确定扫描手柄1所需转动的角度；三轴数字陀螺仪7和位置检测元件42通过主控单元21与驱动元件43连接，驱动元件43通过力矩传动元件与位置保持元件41相连，当力矩传动元件发生转动时，位置保持元件41产生相反的力矩通过力矩传动元件传输给扫描手柄1使扫描手柄1转动所需的角度。通过扫描探头5扫描的牙床数据模型通过图像处理单元22调整显示在显示屏3上，用于识别扫描手柄1和牙床之间的空间位置关系，主控单元21比较扫描手柄1和牙床之间的空间位置与设定的空间位置并计算扫描手柄1需要转动的角度，同时驱动元件43带动位置保持元件41以一定的角度和速度转动；三轴数字陀螺仪7感知扫描手柄1的空间位置变化，并将扫描手柄1的空间位置改变信号传输给主控单元21，主控单元21计算力矩传动元件所需转动的角度，并通过相应的驱动元件43驱动，位置保持元件41受到干扰力矩后给力矩传动元件相反的力矩，从而驱动与力矩传动元件相连的扫描手柄1以设定的角度转动，使扫描手柄1沿着与牙床设定的三维空间角度进行摆动扫描，使扫描手柄1相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的准确度和清晰度更高，整个扫描过程对操作人员的熟练程度要求不高，而且可以及时调整操作人员手握扫描手柄的角度和摆动的速度，提高了扫描的可靠性，增加了人工智能的控制手段。

具体地，其中的力矩传动元件包括正交相连且由外向内设置的框架Ⅰ44、框架Ⅱ45和框架Ⅲ46，框架Ⅰ44与扫描手柄1固定相连，框架Ⅰ44内转动连接有位置保持元件41，框架Ⅰ44、框架Ⅱ45、框架Ⅲ46和位置保持元件41两两之间分别连接一组位置检测元件42和驱动元件43；具体地，位置检测元件42包括分别连接在框架Ⅰ44和框架Ⅱ45之间的角度传感器Ⅰ421、连接在框架Ⅱ45和框架Ⅲ46上的角度传感器Ⅱ422、连接在框架Ⅲ46和位置保持元件41之间的角度传感器Ⅲ423；驱动元件43设置为与角度传感器Ⅰ421、角度传感器Ⅱ422和角度传感器Ⅲ423相对设置的力矩电机Ⅰ431、力矩电机Ⅱ432和力矩电机Ⅲ433，力矩电机Ⅰ431的输出轴与框架Ⅱ45相连从而带动框架Ⅱ45转动，力矩电机Ⅱ432的输出轴与框架Ⅲ46相连从而带动框架Ⅲ46转动，力矩电机Ⅲ433的输出轴与位置保持元件41相连带动位置保持元件41转动，该位置保持元件41设置为惯性转子，惯性转子通过轴承与框架Ⅲ46相连；其中的角度传感器Ⅰ421、角度传感器Ⅱ422和角度传感器Ⅲ423通过主控单元21分别与力矩电机Ⅰ431、力矩电机Ⅱ432和力矩电机Ⅲ433电连接，位置保持元件41通过力矩电机Ⅲ433的带动下高速转动实现位置保持的功能，当力矩电机Ⅰ431和力矩电机Ⅱ432分别驱动框架Ⅱ45和框架Ⅲ46转动时，使位置保持元件41遇到干扰力矩，位置保持元件41输出相反的力矩使框架Ⅲ46向相反的方向转动，从而该相反的力矩由框架Ⅲ46依次传输给框架Ⅱ45、框架Ⅰ44，使与框架Ⅰ44连接的扫描手柄1转动设定的角度，其中的角度传感器Ⅰ421、角度传感器Ⅱ422实时检测框架Ⅱ45和框架Ⅲ46的转动角度并反馈给主控单元21，主控单元21驱动力矩电机Ⅰ431和力矩电机Ⅱ432转动，通过位置保持元件41输出相反的力矩，来使扫描手柄1达到所需转动的角度，使扫描手柄1的角度摆动更准确。

另外，该位置检测元件42还包括分别与角度传感器Ⅰ421、角度传感器Ⅱ422和角度传感器Ⅲ423同轴设置的三个加速度传感器424，三个加速度传感器424通过主控单元21分别与力矩电机Ⅰ431、力矩电机Ⅱ432和力矩电机Ⅲ433电连接，三个加速度传感器424分别检测框架Ⅱ45、框架Ⅲ46和位置保持元件41转动的角速度，将该角速度检测值传输给主控单元21，主控单元21驱动力矩电机Ⅰ431、力矩电机Ⅱ432和力矩电机Ⅲ433转动，从而使框架Ⅱ45、框架Ⅲ46和位置保持元件41以一定的角速度转动，位置保持元件41输出的相反的力矩通过框架Ⅲ46、框架Ⅱ45传输给框架Ⅰ44，从而可控制扫描手柄的摆动速度，进一步提高了扫描结果的可靠性。

具体地，扫描探头5与微处理器2电连接实现向扫描探头5供电及信号传输，手柄本体13上设置有扫描启动按键，通过按下扫描启动按键使扫描探头14与微处理器2电连接，实现对扫描探头14供电及信号传输，不使用时可再次按下扫描启动按键使扫描探头14与微处理器2之间的通路断开，使扫描探头14停止工作，达到了节能的效果；其中的扫描探头5依次与图像处理单元22和显示屏3通过数据通讯端口连接，使扫描探头5扫描的牙床数据模型传输给图像处理单元22，经过图像处理单元22的处理后通过显示屏3显示，可实时查看扫描的图形是否符合要求，当扫描的图形宽度逐渐变窄或出现不连续的现象时，可实时调整扫描手柄1与牙床之间的距离，达到全面扫描的目的。

具体地，该口腔扫描装置还包括翻盖箱体6，翻盖箱体6包括箱体底座61和翻盖结构62，该箱体底座61内设置微处理器2，翻盖结构62内连接有显示屏3，翻盖结构62与箱体底座61通过锁扣锁定相连，箱体底座61的外端设置有转动提手67，通过将扫描手柄1、微处理器2和显示屏3均集成在一翻盖箱体内，该翻盖箱体通过锁扣锁定，通过手提转动提手67，达到了便携、方便上门服务的目的便于携带进行上门服务；箱体底座61内还设置有散热风扇，操作平台63上设置有散热孔633，便于及时对微处理器2进行散热，保证了其运行的可靠性；箱体底座61的端口处设置有操作平台63，操作平台63上容纳扫描手柄1，具体地，操作平台63上设置有容纳扫描手柄1的凹腔631和便于将扫描手柄1拿出的抓手凹槽632，便于拿取和存放扫描手柄1，实现了对扫描手柄1的定位，凹腔631内设置有上述散热孔633，散热孔633吹出的暖风朝向扫描手柄1的扫描镜头部分用以驱散扫描镜头的雾气；翻盖结构62内还设置用于存放口腔扫描用品的存储层621，使口腔扫描用品不易丢失，起到了较好的收纳效果，该存储层621与显示屏3通过转轴转动连接，通过向外转动显示屏3可打开存储层621，便于从存储层621内拿取口腔扫描用品，通过向内转动显示屏3可将存储层621密封，防止了口腔扫描用品由存储层621向外掉落。

具体地，操作平台63上设置有用于放置牙床模型成品的转动工作台64，转动工作台64的下端连接有驱动电机65，转动工作台64的下端设置有固定轴641，固定轴641通过万向联轴器66与驱动电机65的输出轴相连，可将牙床模型成品放置在转动工作台64上，可使人手拿持扫描手柄使其位置固定不动或将扫描手柄运用定位架固定，其中的驱动电机65可设置成伺服电机，伺服电机上连接编码器，主控单元21内设置控制伺服电机的控制单元和电机调速电路，通过向控制单元内输入脉冲信号指令，脉冲信号指令达到调速电路，调速电路实现伺服电机以特定速度匀速运行，伺服电机上的编码器用以控制伺服电机的角位移，因此，通过上述控制单元和电机调速电路可用以控制驱动电机的转速，通过编码器可控制驱动电机65的转动角度，操作平台63的四周还设置有多个用于支撑转动工作台64的伸缩定位杆，伸缩定位杆可设置成电动伸缩杆，伸缩定位杆的端部设置有球形防磨块，防止了伸缩定位杆与转动工作台7接触并转动而产生摩擦磨损。通过设定驱动电机65的转速、转动角度以及转动工作台64的歪斜角度，带动牙床模型成品在一定角度范围内转动，完成扫描动作，避免了由于工作人员的熟练程度不同，对每次位置的转动角度和速度不同，扫描结果产生很大影响，提高了扫描的准确度和扫描的效率，减轻了工作人员的劳动强度。

上述口腔扫描装置的使用方法，包括以下步骤：

1）按下扫描启动按键，手持扫描手柄1使扫描探头5沿着人的牙床进行扫描，通过扫描探头5扫描的牙床数据模型通过图像处理单元22调整显示在显示屏3上，用于识别扫描手柄1和牙床之间的空间位置关系，主控单元21比较扫描手柄1和牙床之间的空间位置与设定的空间位置并计算扫描手柄1需要转动的角度，同时力矩电机Ⅲ433带动位置保持元件以一定的角度和速度转动；

2）三轴数字陀螺仪7感知扫描手柄1和框架Ⅰ44的空间位置变化，并将扫描手柄1的空间位置改变信号传输给主控单元21，主控单元21计算框架Ⅰ44、框架Ⅱ45和框架Ⅲ46所需转动的角度，并驱动力矩电机Ⅰ431和力矩电机Ⅱ432动作，驱动对应的框架Ⅱ45、框架Ⅲ46转动，框架Ⅱ45和框架Ⅲ46转动一定角度后，位置保持元件给框架Ⅲ46相反的力矩并由框架Ⅲ46依次传递给框架Ⅱ45、框架Ⅰ44，使与框架Ⅰ44连接固定的扫描手柄1转动相应的角度，角度传感器Ⅰ421、角度传感器Ⅱ422分别检测框架Ⅱ45和框架Ⅲ46的转动角度，并把转动角度的位置信号传输给主控单元21，直到框架Ⅱ45和框架Ⅲ46的转动角度达到所需的转动角度，使扫描手柄1沿着与牙床设定的三维空间角度进行摆动扫描；三个加速度传感器分别检测框架Ⅱ45、框架Ⅲ46和位置保持元件41转动的角速度，主控单元21将检测的角速度与设定的角速度进行比较并控制力矩电机Ⅰ431、力矩电机Ⅱ432和力矩电机Ⅲ433转动，从而使框架Ⅱ45、框架Ⅲ46和位置保持元件41以一定的角速度转动，位置保持元件41输出的相反的力矩通过框架Ⅲ46、框架Ⅱ45传输给框架Ⅰ44，使扫描手柄1以一定的速度进行摆动扫描；

3）运用扫描探头5扫描完成的牙床数据模型通过所述图像处理单元22调整显示在所述显示屏3上，将扫描的图形输入3D打印机进行牙齿模型打印，将打印出来的牙齿模型放置在转动工作台64上，将扫描手柄1的扫描探头5放置在牙齿模型附近并将扫描手柄1位置固定，然后驱动电机65工作带动转动工作台64按照设定速度转动设定的角度，扫描完成的图形在所述显示屏3上显示出来，用于检测牙齿模型成品与扫描图形的区别，对打印出的牙齿模型进行修正，然后通过显示屏3上方的一个或多个多摄像头对用户进行头像3d取样后，在系统形成数字模型，与牙齿模型形成仿真，显示人口腔装上后的图像。

综上，该口腔扫描装置使扫描手柄相对于牙床的扫描角度和扫描速度可控，使扫描结果的准确度和清晰度更高，而且实现了结构的集成化、多功能化，便于携带和上门服务，提高了对牙床模型成品扫描的准确度和扫描效率，减轻了扫描人员的劳动强度。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (8)

1.一种口腔扫描装置，其特征在于，包括扫描手柄（1）、微处理器（2）和显示屏（3），所述微处理器（2）内设置有主控单元（21）和图像处理单元（22），所述扫描手柄（1）内设置有三轴数字陀螺仪（7）、惯性驱动平台（4）和扫描探头（5），所述惯性驱动平台（4）包括位置保持元件（41）、力矩传动元件、多个位置检测元件（42）和对应的驱动元件（43），所述扫描探头（5）通过所述图像处理单元（22）与显示屏（3）电连接用于识别扫描手柄（1）和牙床之间的空间位置关系，所述图像处理单元（22）与所述主控单元（21）电连接用于确定扫描手柄（1）所需转动的角度；所述三轴数字陀螺仪（7）和位置检测元件（42）通过所述主控单元（21）与驱动元件（43）连接，所述驱动元件（43）通过力矩传动元件与位置保持元件（41）相连，当力矩传动元件发生转动时，位置保持元件（41）产生相反的力矩通过力矩传动元件传输给扫描手柄（1）使扫描手柄（1）转动所需的角度；

所述力矩传动元件包括正交相连且由外向内设置的框架Ⅰ（44）、框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46），所述框架Ⅰ（44）与所述扫描手柄（1）固定相连，所述框架Ⅰ（44）内转动连接有位置保持元件（41），所述框架Ⅰ（44）、框架Ⅱ（45）、框架Ⅲ（46）和位置保持元件（41）两两之间分别连接一组位置检测元件（42）和驱动元件（43）；

所述位置检测元件（42）包括分别连接在框架Ⅰ（44）和框架Ⅱ（45）之间的角度传感器Ⅰ（421）、连接在框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46）上的角度传感器Ⅱ（422）、连接在框架Ⅲ（46）和位置保持元件（41）之间的角度传感器Ⅲ（423）；所述驱动元件（43）设置为与角度传感器Ⅰ（421）、角度传感器Ⅱ（422）和角度传感器Ⅲ（423）相对设置的力矩电机Ⅰ（431）、力矩电机Ⅱ（432）和力矩电机Ⅲ（433），所述力矩电机Ⅰ（431）的输出轴与框架Ⅱ（45）相连，所述力矩电机Ⅱ（432）的输出轴与框架Ⅲ（46）相连，所述力矩电机Ⅲ（433）的输出轴与位置保持元件（41）相连；所述位置保持元件（41）设置为惯性转子，所述惯性转子通过轴承与框架Ⅲ（46）相连；所述角度传感器Ⅰ（421）、角度传感器Ⅱ（422）和角度传感器Ⅲ（423）通过主控单元（21）分别与力矩电机Ⅰ（431）、力矩电机Ⅱ（432）和力矩电机Ⅲ（433）电连接。

2.根据权利要求1所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述位置检测元件（42）还包括分别与角度传感器Ⅰ（421）、角度传感器Ⅱ（422）和角度传感器Ⅲ（423）同轴设置的三个加速度传感器（424），三个所述加速度传感器（424）通过主控单元（21）分别与力矩电机Ⅰ（431）、力矩电机Ⅱ（432）和力矩电机Ⅲ（433）电连接。

3.根据权利要求1所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述扫描探头（5）与所述微处理器（2）电连接实现向扫描探头（5）供电及信号传输，所述手柄本体（13）上设置有扫描启动按键。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述口腔扫描装置还包括翻盖箱体（6），所述翻盖箱体（6）包括箱体底座（61）和翻盖结构（62），所述箱体底座（61）内设置所述微处理器（2），所述箱体底座（61）的端口处设置有操作平台（63），所述操作平台（63）上容纳所述扫描手柄（1），所述翻盖结构（62）内连接有所述显示屏（3）。

5.根据权利要求4所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述操作平台（63）上设置有用于放置牙床模型成品的转动工作台（64），所述转动工作台（64）的下端连接有驱动电机（65），所述转动工作台（64）的下端设置有固定轴（641），所述固定轴（641）通过万向联轴器（66）与所述驱动电机（65）的输出轴相连，所述操作平台（63）的四周还设置有多个用于支撑所述转动工作台（64）的伸缩定位杆，所述伸缩定位杆的端部设置有球形防磨块。

6.根据权利要求4所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述翻盖结构（62）内设置用于存放口腔扫描用品的存储层（621），所述存储层（621）与所述显示屏（3）转动连接；所述翻盖结构（62）与所述箱体底座（61）通过锁扣锁定相连，所述箱体底座（61）的外端设置有转动提手（67）。

7.根据权利要求4所述的口腔扫描装置，其特征在于，所述箱体底座（61）内还设置有散热风扇，所述操作平台（63）上设置有散热孔（633）；所述操作平台（63）上还设置有容纳所述扫描手柄（1）的凹腔（631）和便于将所述扫描手柄（1）拿出的抓手凹槽（632）；所述凹腔（631）内设置有所述散热孔（633），所述散热孔（633）吹出的暖风朝向所述扫描手柄（1）的扫描镜头部分用以驱散扫描镜头的雾气。

8.一种如权利要求1~7任意一项所述的口腔扫描装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按下扫描启动按键，手持扫描手柄（1）使扫描探头（5）沿着人的牙床进行扫描，通过扫描探头（5）扫描的牙床数据模型通过图像处理单元（22）调整显示在显示屏（3）上，用于识别扫描手柄（1）和牙床之间的空间位置关系，主控单元（21）比较扫描手柄（1）和牙床之间的空间位置与设定的空间位置并计算扫描手柄（1）需要转动的角度，同时力矩电机Ⅲ（433）带动位置保持元件（41）以一定的角度和速度转动；

2）三轴数字陀螺仪（7）感知扫描手柄（1）和框架Ⅰ（44）的空间位置变化，并将扫描手柄（1）的空间位置改变信号传输给主控单元（21），主控单元（21）计算框架Ⅰ（44）、框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46）所需转动的角度，并驱动力矩电机Ⅰ（431）和力矩电机Ⅱ（432）动作，驱动对应的框架Ⅱ（45）、框架Ⅲ（46）转动，框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46）转动一定角度后，位置保持元件给框架Ⅲ（46）相反的力矩并由框架Ⅲ（46）依次传递给框架Ⅱ（45）、框架Ⅰ（44），使与框架Ⅰ（44）连接固定的扫描手柄（1）转动相应的角度，角度传感器Ⅰ（421）、角度传感器Ⅱ（422）分别检测框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46）的转动角度，并把转动角度的位置信号传输给主控单元（21），直到框架Ⅱ（45）和框架Ⅲ（46）的转动角度达到所需的转动角度，使扫描手柄（1）沿着与牙床设定的三维空间角度进行摆动扫描；三个加速度传感器分别检测框架Ⅱ（45）、框架Ⅲ（46）和位置保持元件（41）转动的角速度，主控单元（21）将检测的角速度与设定的角速度进行比较并使扫描手柄（1）以设定的速度进行摆动扫描；

3）运用扫描探头（5）扫描完成的牙床数据模型通过所述图像处理单元（22）调整显示在所述显示屏（3）上，将扫描的图形输入3D打印机进行牙齿模型打印，将打印出来的牙齿模型放置在转动工作台（64）上，将扫描手柄（1）的扫描探头（5）放置在牙齿模型附近并将扫描手柄（1）位置固定，然后驱动电机（65）工作带动转动工作台（64）按照设定速度转动设定的角度，扫描完成的图形在所述显示屏（3）上显示出来，用于检测牙齿模型成品与扫描图形的区别，对打印出的牙齿模型进行修正，然后通过显示屏（3）上方的一个或多个多摄像头对用户进行头像3d取样后，在系统形成数字模型，与牙齿模型形成仿真，显示人口腔装上后的图像。

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