CN112025112A - 壳状牙齿矫治器的切割系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳状牙齿矫治器的切割系统，包括：拾取设备拾取待切割组件后，控制装置控制信息识别装置获取待切割组件上的定位标识，根据定位标识对应的定位标识信息通过第一坐标系构建模块建立牙颌模型对应第一坐标系，并通过信息转换模块将所述第一坐标系与拾取设备对应的第二坐标系进行信息转化处理；进一步获取第一坐标系相对于第二坐标系的转换信息，将转换信息与待切割组件的预设切割路径通过运动路径获取模块进行转换处理，得到拾取设备在进行切割时的运动路径；控制装置控制拾取设备带动待切割组件沿运动路径运动，同时控制切割设备在设定切割区域内对待切割组件进行切割，获得壳状牙齿矫治器。实现壳状牙齿矫治器精准。

Description

壳状牙齿矫治器的切割系统

技术领域

本发明属于牙齿矫治技术领域，更确切的说涉及壳状牙齿矫治器制造技术，尤其涉及一种壳状牙齿矫治器的切割系统。

背景技术

目前，在壳状牙齿矫治器的加工过程中，通常需要经过牙颌模型3D打印、备膜、压膜、壳状牙齿矫治器切割、清洗等工序。而在整个制备过程中，对牙颌模型的识别和定位常常采用的方法是人工摆放、肉眼识别，虽然一定程度上实现了自动化，但是在一些环节仍需要人工参与，如，需要人工对牙颌模型识别获取牙颌模型的病例号和病人名称，如，定位过程中需要人工对牙颌模型进行摆放。

目前的壳状牙齿矫治器的制备除了上述列举的需要人工参与之外，在壳状牙齿矫治器切割方面也存在缺陷，例如，壳状牙齿矫治器切割时，采用人工进行切割，生产效率极低；或者采用现有的机械切割时，预设切割路径往往与壳状牙齿矫治器的实际切割路径不匹配，从而导致实际的切割路径存在切割精度不够，最终使得切割后的壳状牙齿矫治器不合格。

如何在自动化生产中提供一种新的切割方案，实现切割精度更高，降低不良品，本发明提供了解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术缺陷，提供“一种壳状牙齿矫治器的切割系统”，解决了现有壳状牙齿矫治器生产用切割系统切割精度低的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种壳状牙齿矫治器的切割系统，包括：控制装置、拾取设备、切割设备、信息识别装置以及待切割组件；所述控制装置分别与所述拾取设备、所述信息识别装置及所述切割设备通信连接；所述待切割组件中包括设置有信息标识的牙颌模型以及热压成形在所述牙颌模型上的待切割壳状牙齿矫治器，信息标识包括身份标识及定位标识；所述控制装置包括：第一坐标系构建模块，构建所述待切割组件的第一坐标系；信息转换模块，根据第一坐标系与第二坐标系之间的转化关系，得到对应的转换信息；运动路径获取模块，根据所述转换信息获取在进行切割时的所述拾取设备的运动路径；

其中，所述拾取设备拾取所述待切割组件后，所述控制装置控制所述信息识别装置获取所述待切割组件上的所述定位标识，根据所述定位标识对应的定位标识信息通过所述第一坐标系构建模块建立所述牙颌模型对应所述第一坐标系，并通过所述信息转换模块将所述第一坐标系与所述拾取设备对应的第二坐标系进行信息转化处理；进一步获取所述第一坐标系相对于所述第二坐标系的转换信息，将所述转换信息与所述待切割组件的预设切割路径通过所述运动路径获取模块进行转换处理，得到所述拾取设备在进行切割时的运动路径；所述控制装置控制所述拾取设备带动所述待切割组件沿所述运动路径运动，同时控制所述切割设备在设定切割区域内对所述待切割组件进行切割，获得壳状牙齿矫治器。

优选的，包括：所述牙颌模型上设置有多个所述定位标识；所述控制装置控制所述信息识别装置获取所述拾取设备拾取的所述待切割组件上设置的各所述定位标识对应的定位标识图像，对各所述定位标识图像进行解析得到定位标识信息，将所述定位标识信息设置在同一定位平面上并获取相对位置信息，根据所述相对位置信息将所述待切割组件映射在所述第一坐标系中。

优选的，包括：在映射到所述第一坐标系中的所述待切割组件的牙颌模型的所述定位标识信息中检索预设定标识信息作为所述第一坐标系的第一原点；根据所述第一原点对应的位置信息获取与各所述定位标识信息之间所述相对位置信息，在各所述定位标识信息中选择任意两点同所述第一原点构建所述第一坐标系。

优选的，在所述定位平面信息中获取所述预设定位信息作为待切割组件的第一坐标系的原点O，以原点O与其中任意一个所述定位标识信息点的连线方向为X轴方向，所述定位平面内与所述X轴垂直方向为Y轴方向，所述原点O在所述定位平面的法向方向为Z轴方向，构建出所述待切割组件的第一坐标系XOY。

优选的，所述转化关系包括：获取所述拾取设备在切割运动过程中的第二坐标系；将所述第一原点对应的位置信息与第二坐标系的原点位置信息进行映射，使所述第一坐标系的所述原点位置映射在第二坐标系的原点位置处；以映射后的原点位置作为所述第一坐标系与所述第二坐标系的原点，并获取各坐标轴之间的轴坐标位置关系；将所述第一坐标系相对于第二坐标系的所述轴坐标位置关系设置为所述转换信息。

优选的，包括：所述控制装置控制所述拾取设备拾取所述待切割组件后，获取所述待切割组件上的所述定位标识至预设位置之间的垂直距离；具体的，所述控制装置控制所述拾取设备分别绕所述待切割组件的第一坐标系的Z轴转动一角度A，绕Y轴转动一角度B，绕X轴转动一角度C，使得三个所述垂直距离分别相等；其中，转动角度(A，B，C)为对应的转换信息。

优选的，信息识别装置包括：用于获取所述定位标识图像的相机、用于获取所述垂直距离的距离传感器、安装支架以及定位辅助组件；所述相机、距离传感器以及所述定位辅助组件分别安装在所述安装支架上，并与所述拾取设备相对方向设置。

优选的，包括：所述控制装置控制所述拾取设备拾取所述待切割组件后，并控制所述相机获取所述待切割组件的图像，对所述图形进行解析提取所述定位标识；所述控制装置控制所述距离传感器获取所述定位标识到所述拾取设备的垂直距离。

优选的，还包括：上料装置和输送线，所述上料装置及所述输送线分别与所述控制装置通信连接；控制装置控制所述上料装置将所述输送线的上料工位处所述待切割组件转运至所述拾取设备拾取所述待切割组件对应的工位处。

优选的，所述上料装置还包括承载定位模组；所述承载定位模组包括支架组件、导轨组件、夹紧组件及驱动组件；所述导轨组件安装设置在所述支架组件上，所述夹紧组件设置在所述导轨组件上，所述驱动组件与所述夹紧组件连接设置，所述驱动组件可驱动所述夹紧组件沿所述导轨组件往复运动。

优选的，所述支架组件包括第一支架、第二支架以及安装面板，所述第一支架和第二支架均包括间隔设置的至少二个支撑杆，用于支撑所述安装面板；在所述安装面板的相对两侧分别设置有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道、第二轨道形成所述导轨组件。

优选的，包括：所述驱动组件为一伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩方向沿与所述导轨组件的运动方向一致，且临近所述拾取设备设置，驱动所述导轨组件将所述待切割组件转运至所述拾取设备拾取所述待切割组件对应的工位处。

优选的，在所述安装面板上设置多个支撑柱，多个所述支撑柱支撑所述夹紧组件；所述夹紧组件包括夹紧机构和夹紧驱动部，所述夹紧驱动部驱动所述夹紧机构进行夹紧/松开操作，以控制所述待切割组件的夹紧固位。

优选的，所述夹紧机构包括以相对的位置设置第一夹紧块和第二夹紧块，当第一夹紧块和第二夹紧块处于夹紧状态时，形成可容纳所述待切割组件的容纳空间，且在沿所述导轨组件运动方向运行。

优选的，所述夹紧机构还包括有第一膜片托块和第二膜片托块，所述第一膜片托块和所述第二膜片托块分别对应设置在所述第一导轨和第二导轨上；且分别对应设置在所述第一夹紧块和所述第二夹紧块的下侧，用于承托所述待切割组件。

优选的，还包括：分别设第一夹紧块和第二夹紧块上的第一限位块，所述第一限位块临近所述输送线的上料工位处设置；以及分别设置所述第一支架和第二支架第二限位块，所述第二限位块临近所述拾取工位处。

优选的，还包括：分别设置所述支架组件上沿所述导轨组件运动方向两端的第一检测传感器和第二检测传感器，所述第一检测传感器和第二检测传感器分别与所述控制装置通信连接，检测所述待切割组件在所述夹紧组件的位置信息；所述第一检测传感器临近所述上料工位设置，所述第二检测传感器靠近所述拾取工位位设置。

优选的，所述夹紧驱动部为一平行气缸。

优选的，所述上料装置还包括翻转组件，所述翻转组件与所述控制装置通信连接；所述翻转组件包括翻转部及设置在所述翻转部自由端的抓取部，所述控制装置控制所述抓取部将所述输送线的上料工位处的所述待切割组件抓取后通过所述翻转部将所述待切割组件翻转至所述拾取组件拾取的一侧，并放置在所述承载定位模组上。

优选的，所述翻转部包括：安装支座、旋转气缸、连接板、提升气缸以及所述抓取部；所述提升气缸安装在所述安装支座上，所述旋转气缸与所述提升气缸连接，所述连接板安装在所述旋转气缸的旋转轴上，所述抓取部安装设置在所述连接板上，且临近所述输送线的上料工位设置。

优选的，包括：所述待切割组件转运至所述输送线上的上料工位后，所述控制装置所述抬升气缸将所述抓取部从初始位置下降至设定位置，并控制所述抓取部抓取所述待切割组件，进一步控制所述抬升气缸将所述抓取部抬升至所述初始位置；所述控制装置控制所述旋转气缸驱动所述连接板进行翻转，所述连接板带动所述抓取部的所述待切割组件翻转至承载定位模组的设定位置处。

优选的，还包括：在所述输送线的上料工位处设置一第三检测传感器以及设置在挡停工位的挡停组件，所述第三检测传感器和所述挡停组件分别与所述控制装置通信连接；所述第三检测传感器检测到上料工位处所述待切割组件时，控制装置控制所述挡停组件将所述待切割组件挡停在所述上料工位处。

通过本发明提供的一种壳状牙齿矫治器的切割系统，能够带来以下至少一种有益效果：

本发明将牙颌模型的坐标系与拾取设备的坐标系建立相对关系，并将牙颌模型映射在切割设备的坐标系中，并将根据身份标识信息检索到的切割路径拟合在坐标系的牙颌模型上，完成壳状牙齿矫治器的切割。通过进行坐标系之间的转化，以及定位平面之间的调整，使其实现精准切割；使其切割出的牙齿矫治器对于正畸患者来讲，更加舒适，矫治效果更好。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明提供的壳状牙齿矫治器的切割系统的原理示意图；

图2为本发明提供的壳状牙齿矫治器的切割系统的结构示意图；

图3为本发明提供的上料装置中的承载定位模组的结构示意图；

图4为本发明提供的上料装置中的翻转组件的结构示意图；

图5为本发明提供的信息识别装置的结构示意图；

图6为本发明提供的激光切割装置的结构示意图；

图7为本发明的上料输送线和下料输送线结构示意图；

图8为本发明提供的待切割组件的结构示意图；

图9为本发明提供的牙齿矫治器自动化生产系统的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

隐形壳状牙齿矫治器的生产过程中，采用热压工艺制备壳状牙齿矫治器完成压膜工序后，需要通过切割工艺将壳状牙齿矫治器从带有待切割组件的牙颌模型上切割下来，通常是人工切割，或者是机械切割，将制备好的压制在牙颌模型上的壳状牙齿矫治器从牙颌模型上切割下来，以获取壳状牙齿矫治器。

其中，在机械切割过程中，一般是由拾取设备带动包含有牙颌模型与压制在牙颌模型上的待切割的壳状牙齿矫治器与切割装置上的切割头进行相对运动，从而实现壳状牙齿矫治器的切割。为实现切割的精准控制，将切割装置或者其中具有切割功能的切割头固定，由拾取设备带动上述待切割组件，沿一定的路径进行运动从而实现切割是较为优选的方案。进而发现需要将待切割组件的切割路径转化成拾取设备的运动路径。待切割的壳状牙齿矫治器的切割路径是根据每一个患者每一个矫治器的牙龈线采用计算机软件进行预先设计的。待切割壳状牙齿矫治器的切割路径的空间坐标系与牙颌模型的空间坐标系以及拾取设备的空间坐标系一般是不同的，需通过一定的转换关系进行转换，将待切割路径转换至拾取设备的空间坐标系下，才进行后续的切割作业。

但是，目前实际作业中，通常将待切割的壳状牙齿矫治器与牙颌模型安置于一承载盘，通过承载盘上的标识物体进行定位与坐标转换。这种识别及坐标系转换方法是基于牙颌模型的底部为基准面建立牙颌模型的空间坐标系。但是牙颌模型在3D打印后出料时，由于底部与打印托盘之间的粘连、固化不充分等问题，会导致牙颌模型的底部不平整，使得坐标系的转换关系在设计与实际作业中存在较大误差，进而使得切割路径上各点的设计位置与实际位置出现偏差，切割形成的壳状牙齿矫治器不符合患者佩戴或者设计要求。因此以数字化牙颌模型的底部作为切割路径的基准面的设计方法，会导致牙颌模型的空间坐标系选取不准确，待切割路径上的各坐标点转换至拾取设备的空间坐标系内后与实际切割点之间存在误差，因此，导致切割后的壳状牙齿矫治器不符合标准要求，也即是，以牙颌模型的底部为基准面建立空间坐标系时，容易产生切割的壳状牙齿矫治器不合格。而本发明通过进行坐标系之间的转化，以及定位平面之间的调整，使其实现精准切割。

参考图1-9所示，本发明提供一种壳状牙齿矫治器的切割系统的实施例，包括：控制装置10、拾取设备20、切割设备30、信息识别装置40以及待切割组件100；控制装置10分别与拾取设备20、信息识别装置40及切割设备30 通信连接，待切割组件100中包括具有信息标识的牙颌模型110以及热压成形在牙颌模型上的待切割壳状牙齿矫治器120，信息标识包括身份标识112及定位标识111。

参考图1所示；在本发明中控制装置10获取待切割组件100的相关切割数据信息，以及当前所处的位置信息，通过信息识别装置40进行识别，并将识别后的信息与控制装置10进行通信，该控制装置10对切割系统中获取到的相关信息进行运算处理，具体的运算包括：在控制装置10中包括：第一坐标系构建模块11，根据获取的牙颌模型上的定位标识信息构建待切割组件100的第一坐标系；信息转换模块12，获取待切割组件100的拾取设备20对应的第二坐标系，建立第一坐标系与第二坐标系之间的转化关系，并得到对应的转换信息；运动路径获取模块13，根据转换信息将待切割组件100的预设切割路径转换为切割时的拾取设备20的运动路径；

结合割切系统中的各相关设备，具体的切割方案为：其中，拾取设备20 拾取待切割组件100后，控制装置10控制信息识别装置40获取待切割组件100 上的定位标识，根据定位标识对应的定位标识信息通过第一坐标系构建模块11 建立牙颌模型对应第一坐标系，并通过信息转换模块12将第一坐标系与拾取设备20对应的第二坐标系进行信息转化处理；进一步获取第一坐标系相对于第二坐标系的转换信息，将转换信息与待切割组件100的预设切割路径通过运动路径获取模块13进行转换处理，得到拾取设备20在进行切割时的运动路径；控制装置10控制拾取设备20带动待切割组件100沿运动路径运动，同时控制切割设备在设定切割区域内对待切割组件100进行切割，获得壳状牙齿矫治器。

在本发明中控制装置10可以是任何适用的计算装置，比如个人计算机、服务器、可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC控制器)、单片机、及可编程控制器与服务器组合等，也可以是计算机装置的集成，控制装置10具有接收信息以及发送控制命令等功能，控制装置10可以通过有线通信或无线通信的方式控制控制装置10、拾取设备20、切割设备30、信息识别装置40执行相应的动作，以完成壳状牙齿矫治器在切割区域完成切割，在进行激光切割之前为压膜工序，无论是压膜还是后续的激光打标工序，所有的数据信息都是通过牙颌模型上的身份标识码112进行获取，参考图8所示；通过信息识别装置40对牙颌模型进行拍照，从拍照后的图片信息中解析出该待切割组件100的切割路径，而本发明中解决的问题是如何是现实精确的切割，使其切割出的牙齿矫治器对于正畸患者来讲，更加舒适，矫治效果更好；在此过程中需要上述提及的建立坐标系，将牙颌模型的坐标系与拾取设备20的坐标系建立相对关系，并将牙颌模型映射在切割设备的坐标系中，并将根据身份标识信息检索到的切割路径拟合在坐标系的牙颌模型上，完成壳状牙齿矫治器的切割。

具体的建立坐标系为以下：待切割组件100的牙颌模型110以及上设置有多个定位标识111，当拾取设备拾取到待切割组件100后，控制装置10控制信息识别装置40获取各定位标识对应的定位标识图像，控制装置10对各定位标识图像进行解析得到定位标识信息，将定位标识信息设置在同一定位平面上并获取相对位置信息，根据各定位标识的相对位置信息将待切割组件100映射在第一坐标系中。

优选的，根据定位标识的相对位置信息构建待切割组件100的第一坐标系，包括步骤：在映射到第一坐标系中的待切割组件100的牙颌模型上检索预设定标识信息作为第一坐标系的第一原点；根据第一原点对应的位置信息获取与各定位标识信息之间相对位置信息，在各定位标识信息中选择任意两点同第一原点构建第一坐标系。

优选的，在定位平面信息中获取预设定位信息作为待切割组件100的第一坐标系的原点O，以原点O与其中任意一个定位标识信息点的连线方向为X轴方向，定位平面内与X轴垂直方向为Y轴方向，原点O在定位平面的法向方向为Z轴方向，构建出待切割组件100的第一坐标系XOY。

优选的，转化关系包括：获取拾取设备20在切割运动过程中的第二坐标系；将第一坐标系的原点位置信息与第二坐标系的原点位置信息进行映射，使第一坐标系的原点位置映射在第二坐标系的原点位置处；以映射后的原点位置作为第一坐标系与第二坐标系的原点位，并获取各坐标轴之间的轴坐标位置关系；将第一坐标系相对于第二坐标系的轴坐标位置关系设置为转换信息。

在获取转换信息时，首先是通过距离传感器探测到选定的定位标识到设定位置的垂直距离，根据各标识的垂直距离进行调整转换关系，具体为一下：

控制装置10控制拾取设备20分别绕待切割组件100的第一坐标系的Z轴转动一角度A，绕Y轴转动一角度B，绕X轴转动一角度C，使得三个垂直距离分别相等；其中，转动角度(A，B，C)为对应的转换信息。

具体的，在本发明中壳状牙齿矫治器的切割系统中，信息识别装置40是由相机41、距离传感器42、安装支架43以及定位辅助组件44组成，相机41、距离传感器42以及定位辅助组件44分别安装在安装支架43上，并与拾取设备20相对设置。控制装置10控制拾取设备20拾取待切割组件100后，并控制相机41获取待切割组件100的图像，对图形进行解析提取定位标识；控制装置10控制距离传感器42获取定位标识到拾取设备20的垂直距离。

在此提供一个实例进行说明：参见图所示；

拾取设备20抓取待切割组件100的牙冠的相对一侧，在信息识别装置40 上的相机41对待切割组件100进行拍照，识别在牙颌模型上的定位标识M1、 M2、MN，在牙颌模型上设置多个定位标识，本实施例中以3个点进行阐述，同时读取牙颌模型设置有一信息部，在信息部上设置有镂空码，该镂空码代表该牙颌模型的身份标识，对其解析后则为身份标识信息；根据对定位标识M1、 M2、M3，进行拍照后，在M1、M2、M3获取到预定定位标识M1，将牙颌模型放置到辅助放置部上，根据M1、M2、M3三个定位标识控制装置10调整拾取设备20抓取待待切割组件100的位置，使拾取设备20抓取待切割组件100 的抓取部820中心位置与牙颌模型的预定定位标识M1进行调整，成一定相对关系；调整后拾取设备20再次从辅助放置部上按照调整后的方位抓取待切割设备；控制装置10控制相机41对M1、M2、M3三个定位标识再次进行拍照，对图片进行解析，同一个定位平面上解析得到M1、M2、M3三个定位标识对应为位置信息，并以M1作为第一坐标系的原点O，求取M1到M2、M3之间相当位置关系，根据M1到M2之间的连线为X轴，M1到M3之间的连线为Y 轴，或者根据M1到M2之间的连线为X轴，做过原点M1在M1到M2、M3 的同一个定位平面垂直X轴的线为Y轴；在原点O的定位平面的法向方向为Z 轴方向，构建出所述待切割组件100的第一坐标系XOY；

在本发明中拾取设备20具体指的是机械手，通过机械手抓取待切割壳状牙齿矫治器，拾取设备20自身存在一个空间坐标系，该空间坐标系为拾取设备20 对应的第二坐标系，该第二坐标系是已知的。

根据待切割组件100的第一坐标系，调整待切割组件100与拾取设备20的相对位置，使得待切割组件100的第一坐标系与拾取设备20的第二坐标系之间的转换关系满足预定阈值。其中，根据待切割组件100的第一坐标系调整待切割组件100与拾取设备20的相对位置，其目的是使拾取设备20抓取待切割组件100 后，拾取设备20的空间坐标系与待切割组件100的空间坐标系之间满足转换关系。具体的，调整拾取设备20的拾取角度，使调整后的拾取设备20的坐标系与待切割组件100的第一坐标系之间的转换关系满足预定阈值。

例如，调整拾取设备20的抓取角度后，待切割组件100的第一坐标系的原点与拾取设备20调整后的坐标系的原点重合，或满足预定的位移关系。具体为：

在本发明中，具体可通过以下步骤：获取拾取设备20的待调整参数，该待调整参数可以根据实际情况而设定，例如，待调整参数可以是测量角度，可以是测量距离，本发明的各实施例中，拾取设备20的待调整参数优选为测量距离。

控制装置10控制拾取设备20带动待切割组件100在待切割组件100的第一坐标系平面内转动；在拾取设备20转动过程中分别测量至少三个定位标识到拾取设备20的第二坐标系预定标定点的垂直距离，获取三个垂直距离，该三个垂直距离作为拾取设备20的待调整参数。

例如，在拾取设备20转动过程中，可以采用距离传感器42分别测量至少三个定位标识到拾取设备20的第二坐标系预定标定点的垂直距离，也可以采用激光测距分别测量至少三个定位标识到拾取设备20的第二坐标系预定标定点的垂直距离，具体采用何种方式测量，可以根据实际需要选择，本实施例对距离的测量方式不作具体限定，只要在拾取设备20转动过程中能够分别测量至少三个定位标识到拾取设备20的第二坐标系预定标定点的垂直距离即可。

控制装置10控制拾取设备20转动对待调整参数进行调整，使调整后的参数满足预设条件，通过转动补偿使拾取设备20调整后的坐标系的原点与待切割组件100的第一坐标系的原点重合，或满足预定的位移关系。

以测量距离为待调整参数，上述的预设条件为三个垂直距离分别相等，进一步控制拾取设备20转动对待调整参数进行调整，具体包括以下步骤：

控制拾取设备20绕待切割组件100的第一坐标系的Z轴转动一角度A，获取拾取设备20转动后的待调整的三个垂直距离，并判断该三个垂直距离是否相等，若不相等，控制拾取设备20绕Y轴转动一角度B，获取拾取设备20转动后的待调整的三个垂直距离，并判断该三个垂直距离是否相等，若不相等，控制拾取设备20绕X轴转动一角度C，获取拾取设备20转动后的待调整的三个垂直距离，并判断该三个垂直距离是否相等，如三个垂直距离相等，输出转动角度(A， B，C)，不相等从角度A开始重新获取。

在上述获取转动角度(A，B，C)的过程中，循环控制拾取设备20绕Z轴、绕Y轴、绕X轴转动，直至三个定位标识到拾取设备20的第二坐标系预定标定点的垂直距离，其中，转动角度(A，B，C)为对应的转换信息。

在上述的获取角度的过程中没有前后限制，也可以先控制拾取设备20绕X 轴转动，再控制拾取设备20绕Y轴转动。

进一步，拾取设备20的拾取角度调整后，拾取设备20调整后的坐标系与待切割组件100的第一坐标系重合。根据转换信息将待切割组件100的预设切割路径转换为切割时的拾取设备20的运动路径。

在转换之前，预设切割路径已经保存在数据库中，只需要根据身份标识信息进行检索即可，在进行矫治器生产之前，通过口扫等方式获取数字化牙颌模型，根据数字化牙颌模型以及正畸患者的口腔信息，获取预设切割路径。

该身份表示信息为包括牙颌模型的ID号，通过该ID号调取匹配的预设切割路径，例如，牙颌模型上设置有编码信息(例如，二维码信息、镂空编码信息等)，通过识别该编码信息获取牙颌模型的身份表示信息。获取预设切割路径之后，再根据转换信息将预设切割路径上各点的坐标转化为拾取设备20进行切割作业时的相应的点坐标，该相应的点坐标共同组成切割作业时的运动路径。

关于壳状牙齿矫治器的切割方式可以采用激光切割，也可以采用机械切割，其中，采用激光切割时，根据转换信息使预设切割路径上各点的坐标中的 Z轴与激光方向一致；而采用机械切割时，根据转换信息使预设切割路径上各点的坐标中的Z轴与机械切割中切割头的轴向方向一致。除了根据转换信息将上述的预设切割路径上各点的坐标中的Z轴进行转换外，还需根据转换信息将预设切割路径上各点的坐标中的X轴、Y轴转化为拾取设备20的行进坐标。

在本发明中，由于壳状牙齿矫治器本身的高度定制特性，每一个病患的不同矫治时间对应的牙颌模型、矫治器可能不同，再者不同病患的牙颌模型与矫治器也是千差万别的，有大有小、有高有低、有转动大有转动小，因此，每一个待切割的壳状牙齿矫治器均在切割前进行一次相应的建模与校验过程，使得每一个壳状牙齿矫治器的切割质量得到相应的保障。

参考图7所示；在本发明拾取设备为一吸盘机械手，组成该机械手的具体的结构为：械臂(未示出)，连接在机械臂末端上的卡板210和法兰220、连接在法兰220上的导电滑环230和第一连接板240、连在第一连接板下方的第二连接板250、装在第二连接板250下面的T形连接板260、装在T形连接板260下的底板270和旋转气缸280、装在第二连接板250下的光源安装板280、装在光源安装板280下的光源290、装在底板270上的四根连接轴251和透明板252、装在连接轴251上的透明吸盘安装板283、装在吸盘安装板283上的吸盘2831、装在T形连接板260上的旋转气缸280、及旋转气缸上的限位块 2611、装在透明板252上的标定块2821。

参考图2、图3所示；在本发明的切割系统中，除了控制装置10、拾取设备20、切割设备30、信息识别装置40以及待切割组件100；还包括上料装置 50和输送线60，上料装置50及输送线60分别与控制装置10通信连接；控制装置10控制上料装置50将输送线60的上料工位处待切割组件100转运至拾取设备20拾取待切割组件100对应的工位处。在上料装置50包括承载定位模组70；承载定位模组70包括支架组件710、导轨组件720、夹紧组件730及驱动组件733；导轨组件720安装设置在支架组件710上，夹紧组件730设置在导轨组件720上，驱动组件733与夹紧组件730连接设置，驱动组件733可驱动夹紧组件730沿导轨组件720往复运动。

在支架组件710包括第一支架711、第二支架712以及安装面板713，第一支架711和第二支架712支撑安装面板713；在安装面板713的相对两侧分别设置有第一导轨721和第二导轨722(未示出)，第一导轨721、第二导轨 722形成导轨组件720。

驱动组件733为一伸缩气缸，伸缩气缸的伸缩方向沿与导轨组件720的运动方向一致，且临近拾取设备20设置，驱动导轨组件720将待切割组件100 转运至拾取设备20拾取待切割组件100对应的工位处。

在安装面板713上设置多个支撑柱7131，多个支撑柱7131支撑夹紧组件 730；夹紧组件730包括夹紧机构731和夹紧驱动部732，夹紧驱动部732驱动夹紧机构731进行夹紧/松开操作，以控制待切割组件100的夹紧固位。

夹紧机构731包括以相对的位置设置第一夹紧块7311和第二夹紧块7312，当第一夹紧块7311和第二夹紧块7312处于夹紧状态时，形成可容纳待切割组件100的容纳空间，且在沿导轨组件720运动方向运行。

夹紧机构731还包括有第一待切割组件托块7313和第二待切割组件托块7314，第一待切割组件托块7313和第二待切割组件托块7314分别对应设置在第一导轨721和第二导轨722上；且分别对应设置在第一夹紧块7311和第二夹紧块7312的下侧，用于承托待切割组件100。

分别设在第一夹紧块7311和第二夹紧块7312上的第一限位块(未示出)，第一限位块临近输送线60的上料工位处设置；以及分别设置第一支架711和第二支架712第二限位块760，第二限位块760临近拾取工位处。

支架组件710上分别设置沿导轨组件720运动方向两端的第一检测传感器 740和第二检测传感器750，第一检测传感器740和第二检测传感器750分别与控制装置10通信连接，检测待切割组件100在夹紧组件730的位置信息；第一检测传感器740临近上料工位设置，第二检测传感器750靠近拾取工位位设置。

在本发明中夹紧驱动部732为一平行气缸。

参考图4所示，上料装置50还包括翻转组件80，翻转组件80与控制装置 10通信连接；翻转组件80包括翻转部810及设置在翻转部810自由端的抓取部820，控制装置10控制抓取部820将输送线60的上料工位处的待切割组件 100抓取后通过翻转部810将待切割组件100翻转至拾取组件拾取的一侧，并放置在承载定位模组70上。

翻转部810包括：安装支座811、旋转气缸812、连接板813、提升气缸 814以及抓取部820；提升气缸814安装在安装支座811上，旋转气缸812与提升气缸814连接，连接板813安装在旋转气缸812的旋转轴上，抓取部820 安装设置在连接板813上，且临近输送线60的上料工位设置。

待切割组件100转运至输送线60上的上料工位后，控制装置10抬升气缸将抓取部820从初始位置下降至设定位置，并控制抓取部820抓取待切割组件 100，进一步控制抬升气缸将抓取部820抬升至初始位置；控制装置10控制旋转气缸812驱动连接板813进行翻转，连接板813带动抓取部820的待切割组件100翻转至承载定位模组70的设定位置处。

参考图1所示，在输送线60的上料工位处设置一第三检测传感器610以及设置在挡停工位的挡停组件620，第三检测传感器610和挡停组件620分别与控制装置10通信连接；第三检测传感器610检测到上料工位处待切割组件 100时，控制装置10控制挡停组件620将待切割组件100挡停在上料工位处。

参考图1-图9所示，本发明的激光切割系统的具体运行过程包括以下：

控制装置10控制输送线60输送待切割组件100到翻转部810的抓取部820 的下方，第三检测传感器(对射传感器)610感应到待切割组件100，控制装置10控制挡停组件620阻挡待切割组件100运动。

控制装置10控制驱动组件814向下伸出一定距离，吸盘820接触待切割组件100，控制装置10控制吸盘820吸住待切割组件100的膜片部分后，控制驱动组件814向上缩回、旋转气缸812向上旋转180度，待切割组件100被翻转180度后反面落在待切割组件100的第一待切割组件托块7313和第二待切割组件托块7314上。

对射传感器740检测到待切割组件100，控制装置10控制平行夹紧气缸 732闭合，第一夹紧块7311和第一夹紧块7312夹紧待切割组件100，气缸733 水平伸出推动与其连接的待切割组件100夹紧组件730，带动待切割组件100 在第一待切割组件托块7313和第二待切割组件托块7314上向前滑动一定距离后，控制装置10控制平行夹紧气缸732打开，第一夹紧块7311和第一夹紧块 7312松开待切割组件100，气缸733水平缩回拉动与其连接的待切割组件100 夹紧组件730回到起始位。

对射传感器750检测到待切割组件100，控制装置10控制拾取设备拾取部移动吸盘2831到待切割组件100表面，控制吸盘2831吸取待切割组件100后，旋转气缸261带动限位块2611旋转到底板270下方，防止待切割组件100掉落。控制拾取部移动待切割组件100到CCD相机41处，控制打开光源相机41 拍照读取身份标识解析出身份标识包含的字符串信息以及解析出待切割组件 100原点坐标。

控制装置10控制拾取部移动待切割组件100到距离传感器42处，移动三次待切割组件100，距离传感器42测得三次到待切割组件100表面不同位置的距离。系统依据中心坐标及三个距离数据以及身份标识确定牙颌模型的带切割路径信息。

控制装置10控制拾取设备的拾取部移动待切割组件100到激光切割装置 30处，依据待切割组件100牙颌模型轮廓切割信息(待切割路径)，控制拾取部移动完成切割牙颌模型轮廓。参考图6所示，激光切割装置30包括支架32 以及装置支架32上的激光发生器31。

控制装置10控制拾取设备20的拾取部移动膜片到激光切割装置的激光发生器31处，依据牙颌模型轮廓切割信息，控制拾取设备的拾取部移动完成矫治器的切割。

切割完成后，控制装置10控制拾取设备20切割完成后的产品放至输送线 60的出料端90，并转入下一工序。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：控制装置、拾取设备、切割设备、信息识别装置以及待切割组件；所述控制装置分别与所述拾取设备、所述信息识别装置及所述切割设备通信连接；

所述待切割组件中包括设置有信息标识的牙颌模型以及热压成形在所述牙颌模型上的待切割壳状牙齿矫治器，信息标识包括身份标识及定位标识；

所述控制装置包括：

第一坐标系构建模块，构建所述待切割组件的第一坐标系；

信息转换模块，根据第一坐标系与第二坐标系之间的转化关系，得到对应的转换信息；

运动路径获取模块，根据所述转换信息获取在进行切割时的所述拾取设备的运动路径；

其中，

所述拾取设备拾取所述待切割组件后，所述控制装置控制所述信息识别装置获取所述待切割组件上的所述定位标识，根据所述定位标识对应的定位标识信息通过所述第一坐标系构建模块建立所述牙颌模型对应所述第一坐标系，并通过所述信息转换模块将所述第一坐标系与所述拾取设备对应的第二坐标系进行信息转化处理；进一步获取所述第一坐标系相对于所述第二坐标系的转换信息，将所述转换信息与所述待切割组件的预设切割路径通过所述运动路径获取模块进行转换处理，得到所述拾取设备在进行切割时的运动路径；所述控制装置控制所述拾取设备带动所述待切割组件沿所述运动路径运动，同时控制所述切割设备在设定切割区域内对所述待切割组件进行切割，获得壳状牙齿矫治器。

2.根据权利要求1所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：所述牙颌模型上设置有多个所述定位标识；

所述控制装置控制所述信息识别装置获取所述拾取设备拾取的所述待切割组件上设置的各所述定位标识对应的定位标识图像，

对各所述定位标识图像进行解析得到定位标识信息，将所述定位标识信息设置在同一定位平面上并获取相对位置信息，根据所述相对位置信息将所述待切割组件映射在所述第一坐标系中。

3.根据权利要求2所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：在映射到所述第一坐标系中的所述待切割组件的牙颌模型的所述定位标识信息中检索预设定标识信息作为所述第一坐标系的第一原点；

根据所述第一原点对应的位置信息获取与各所述定位标识信息之间所述相对位置信息，在各所述定位标识信息中选择任意两点同所述第一原点构建所述第一坐标系。

4.根据权利要求3所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，在所述定位平面信息中获取所述预设定位信息作为待切割组件的第一坐标系的原点O，以原点O与其中任意一个所述定位标识信息点的连线方向为X轴方向，所述定位平面内与所述X轴垂直方向为Y轴方向，所述原点O在所述定位平面的法向方向为Z轴方向，构建出所述待切割组件的第一坐标系XOY。

5.根据权利要求3所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述转化关系包括：

获取所述拾取设备在切割运动过程中的第二坐标系；

将所述第一原点对应的位置信息与第二坐标系的原点位置信息进行映射，使所述第一坐标系的所述原点位置映射在第二坐标系的原点位置处；

以映射后的原点位置作为所述第一坐标系与所述第二坐标系的原点，并获取各坐标轴之间的轴坐标位置关系；

将所述第一坐标系相对于第二坐标系的所述轴坐标位置关系设置为所述转换信息。

6.根据权利要求5所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：所述控制装置控制所述拾取设备拾取所述待切割组件后，获取所述待切割组件上的所述定位标识至预设位置之间的垂直距离；

具体的，所述控制装置控制所述拾取设备分别绕所述待切割组件的第一坐标系的Z轴转动一角度A，绕Y轴转动一角度B，绕X轴转动一角度C，使得三个所述垂直距离分别相等；

其中，转动角度(A，B，C)为对应的转换信息。

7.根据权利要求6所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，信息识别装置包括：用于获取所述定位标识图像的相机、用于获取所述垂直距离的距离传感器、安装支架以及定位辅助组件；所述相机、距离传感器以及所述定位辅助组件分别安装在所述安装支架上，并与拾取设备相对方向设置。

8.根据权利要求7所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：所述控制装置控制所述拾取设备拾取所述待切割组件后，并控制所述相机获取所述待切割组件的图像，对所述图形进行解析提取所述定位标识；所述控制装置控制所述距离传感器获取所述定位标识到所述拾取设备的垂直距离。

9.根据权利要求1所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，还包括：上料装置和输送线，所述上料装置及所述输送线分别与所述控制装置通信连接；

所述控制装置控制所述上料装置将所述输送线的上料工位处所述待切割组件转运至所述拾取设备拾取所述待切割组件对应的工位处。

10.根据权利要求9所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述上料装置还包括承载定位模组；所述承载定位模组包括支架组件、导轨组件、夹紧组件及驱动组件；所述导轨组件安装设置在所述支架组件上，所述夹紧组件设置在所述导轨组件上，所述驱动组件与所述夹紧组件连接设置，所述驱动组件可驱动所述夹紧组件沿所述导轨组件往复运动。

11.根据权利要求10所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述支架组件包括第一支架、第二支架以及安装面板，所述第一支架和第二支架均包括间隔设置的至少二个支撑杆，用于支撑所述安装面板；在所述安装面板的相对两侧分别设置有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道、第二轨道形成所述导轨组件。

12.根据权利要求11所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：所述驱动组件为一伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩方向沿与所述导轨组件的运动方向一致，且临近所述拾取设备设置，驱动所述导轨组件将所述待切割组件转运至所述拾取设备拾取所述待切割组件对应的工位处。

13.根据权利要求12所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，在所述安装面板上设置多个支撑柱，多个所述支撑柱支撑所述夹紧组件

夹紧组件包括夹紧机构和夹紧驱动部，所述夹紧驱动部驱动所述夹紧机构进行夹紧/松开操作，以控制所述待切割组件的夹紧固位。

14.根据权利要求13所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述夹紧机构包括以相对的位置设置第一夹紧块和第二夹紧块，当第一夹紧块和第二夹紧块处于夹紧状态时，形成可容纳所述待切割组件的容纳空间。

15.根据权利要求14所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述夹紧机构还包括有第一膜片托块和第二膜片托块，所述第一膜片托块和所述第二膜片托块分别对应设置在所述第一导轨和第二导轨上；且分别对应设置在所述第一夹紧块和所述第二夹紧块的下侧，用于承托所述待切割组件。

16.根据权利要求15所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，还包括：分别设第一夹紧块和第二夹紧块上的第一限位块，所述第一限位块临近所述输送线的上料工位处设置；

以及分别设置所述第一支架和第二支架第二限位块760，所述第二限位块760临近所述拾取工位处。

17.根据权利要求16所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，还包括：分别设置所述支架组件上沿所述导轨组件运动方向两端的第一检测传感器和第二检测传感器，所述第一检测传感器和第二检测传感器分别与所述控制装置通信连接，检测所述待切割组件在所述夹紧组件的位置信息；所述第一检测传感器临近所述上料工位设置，所述第二检测传感器靠近所述拾取工位位设置。

18.根据权利要求17所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述夹紧驱动部为一平行气缸。

19.根据权利要求10所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述上料装置还包括翻转组件，所述翻转组件与所述控制装置通信连接；所述翻转组件包括翻转部及设置在所述翻转部自由端的抓取部，所述控制装置控制所述抓取部将所述输送线的上料工位处的所述待切割组件抓取后通过所述翻转部将所述待切割组件翻转至所述拾取组件拾取的一侧，并放置在所述承载定位模组上。

20.根据权利要求19所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，所述翻转部包括：安装支座、旋转气缸、连接板、提升气缸以及所述抓取部；

所述提升气缸安装在所述安装支座上，所述旋转气缸与所述提升气缸连接，所述连接板安装在所述旋转气缸的旋转轴上，所述抓取部安装设置在所述连接板上，且临近所述输送线的上料工位设置。

21.根据权利要求20所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，包括：所述待切割组件转运至所述输送线上的上料工位后，所述控制装置所述抬升气缸将所述抓取部从初始位置下降至设定位置，并控制所述抓取部抓取所述待切割组件，进一步控制所述抬升气缸将所述抓取部抬升至所述初始位置；所述控制装置控制所述旋转气缸驱动所述连接板进行翻转，所述连接板带动所述抓取部的所述待切割组件翻转至所述承载定位模组的设定位置处。

22.根据权利要求21所述的壳状牙齿矫治器的切割系统，其特征在于，还包括：在所述输送线的上料工位处设置一第三检测传感器以及设置在挡停工位的挡停组件，所述第三检测传感器和所述挡停组件分别与所述控制装置通信连接；所述第三检测传感器检测到上料工位处所述待切割组件时，所述控制装置控制所述挡停组件将所述待切割组件挡停在所述上料工位处。

Images