CN113180865A - 一种三维牙模的快速绘出切割线方法 - Google Patents

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CN113180865A CN202110299753.7A CN202110299753A CN113180865A CN 113180865 A CN113180865 A CN 113180865A CN 202110299753 A CN202110299753 A CN 202110299753A CN 113180865 A CN113180865 A CN 113180865A
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王世刚
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/34—Making or working of models, e.g. preliminary castings, trial dentures; Dowel pins [4]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
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Abstract

本发明公开了一种三维牙模的快速绘出切割线方法，包括以下步骤：1)建立了三维编辑平台，解析患者的三维牙颌模型导入三维编辑平台；2)在三维牙颌模型上绘出点的坐标和计算当前点所在面片的法向量即可绘出类颈缘线；3)根据点的坐标与面片法向量跟三维牙模做碰撞仿真。通过上述方式，本发明通过碰撞仿真的方法准确得到牙齿‑牙龈分割线，实现快速且准确的绘出切割线，提高了隐形牙套的实际生产效率。

Description

一种三维牙模的快速绘出切割线方法
技术领域
本发明涉及领域，特别是涉及一种三维牙模的快速绘出切割线方法。
背景技术
目前，由于美观、便捷以及利于清洁等有点，基于高分子材料的壳状牙科器械(例如牙齿矫治器和保持器等)越来越受欢迎。通常，这类壳状牙科器械是基于热压膜成型工艺制作获得，即将膜片与牙模压合，使膜片形成与牙模相同的形状，最后需要将热压膜成型获得的阴模膜片进行裁剪切割去除多余的部分获得成品壳状牙科器械。
由于每一个患者的个体不同，其口内信息状态不同，因此需要通过诊疗获得患者口内数据信息后进行定制化生产壳状牙科器械，即每个患者需要对应定制特定的壳状牙科器械，其中需要制作与患者口内信息相应的牙模，每个患者的牙模的形状不同，因此最终切割阴模膜片的切割轨迹也会存在区别，现有的切割膜片的方法一般需要人工切割，生产效率低，不能进行批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维牙模的快速绘出切割线方法，能够通过碰撞仿真的方法准确得到牙齿-牙龈分割线，实现快速且准确的绘出切割线，提高了隐形牙套的实际生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立了三维编辑平台，解析患者的三维牙颌模型Mesh数据导入三维编辑平台；
2)在三维牙模数据上绘出点的坐标和计算当前点所在面片的法向量即可绘出类颈缘线；
3)根据点的坐标与面片法向量跟三维牙模做碰撞仿真。
进一步的是，所述步骤2)中所有点的坐标组成类颈缘线，点的大小反应了刀尖大小，每个点所在的面片的法向量代表刀具的切割姿态或角度，直线的直径代表刀具直径。
进一步的是，所述步骤3)碰撞仿真需考虑膜片厚度和牙模变形度，红色的向量代表有碰撞，绿色的向量代表没有碰撞，需将红色的向量调至成绿色的向量。如果无法纠正会报警。
进一步的是，所述步骤3)三维牙模指在牙齿的三维牙颌模型数据上加膜片的厚度，三维牙膜片是以面片顶点按顶点法向偏移做的，三维编辑平台中图形只有面法向，通过顶点周围三角膜片面积和角度加权重新计算了顶点法向。
进一步的是，所述牙模变形度根据牙模底部的标准孔的变形来计算得出。
进一步的是，所述步骤2)类颈缘线根据需要通过鼠标或者触摸以射线映射的方法绘出。
进一步的是，所述步骤2)点的稠密可以由鼠标的灵敏度和鼠标滑动的速度设置。
进一步的是，所述步骤3)碰撞仿真通过鼠标操作或者触摸屏滑动使用最近邻搜索的方法找到三维牙模数据上所述步骤2)中的每个点在所述步骤3)所有的面片，计算面片的体积并和一个阈值比较，如果小于该阈值则没有有效切割膜片反之过切。
进一步的是，所述射线映射拾取方法的步骤如下：
31)建立屏幕坐标系；
32)视口变换；
33)规范化设备坐标系；
35)裁剪坐标系；
36)正投影进行投影变换；
37)眼坐标系；
38)进行视变换；
39)世界即CNC编程坐标。
本发明的有益效果是：本发明的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，能够通过碰撞仿真的方法准确得到牙齿-牙龈分割线，实现快速且准确的绘出切割线，提高了隐形牙套的实际生产效率；本发明较为灵活，实际生产中可以根据不同的牙齿底座模型和用户需求，得到准确的分割线。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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。
图1是本发明一种三维牙模的快速绘出切割线方法的碰撞示意图；
图2是本发明三维牙模的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
以及，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例包括：提供一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立了三维编辑平台，解析患者的三维牙颌模型Mesh数据导入三维编辑平台；
2)在三维牙模数据上绘出点的坐标和计算当前点所在面片的法向量即可绘出类颈缘线；
3)根据点的坐标与面片法向量跟三维牙模做碰撞仿真。
进一步的是，所述步骤2)中所有点的坐标组成类颈缘线，点的大小反应了刀尖大小，每个点所在的面片的法向量代表刀具的切割姿态或角度，直线的直径代表刀具直径。
进一步的是，所述步骤3)碰撞仿真需考虑膜片厚度和牙模变形度，红色的向量代表有碰撞，绿色的向量代表没有碰撞，需将红色的向量调至成绿色的向量。如果无法纠正会报警。
进一步的是，所述步骤3)三维牙模指在牙齿的三维牙颌模型数据上加上膜片的厚度，三维牙膜片是以面片顶点按顶点法向偏移做的，三维编辑平台中图形只有面法向，通过顶点周围三角膜片面积和角度加权重新计算了顶点法向。
进一步的是，所述牙模变形度根据牙模底部的标准孔的变形来计算得出。
进一步的是，所述步骤2)类颈缘线根据需要通过鼠标或者触摸以射线映射的方法绘出。
进一步的是，所述步骤2)点的稠密可以由鼠标的灵敏度和鼠标滑动的速度设置。
进一步的是，所述步骤3)碰撞仿真通过鼠标操作或者触摸屏滑动使用最近邻搜索的方法找到三维牙模数据上所述步骤2)中的每个点在所述步骤3)所有的面片，计算面片的体积并和一个阈值比较，如果小于该阈值则没有有效切割膜片反之过切。
进一步的是，所述射线映射拾取方法的步骤如下：
31)建立屏幕坐标系；
32)视口变换；
33)规范化设备坐标系；
35)裁剪坐标系；
36)正投影进行投影变换；
37)眼坐标系；
38)进行视变换；
39)世界即CNC编程坐标。
如图1所示，本发明的一种三维牙模的快速绘出切割线方法的工作过程为：1.建立了自己的三维编辑平台，可以导入三维牙颌模型扫描文件；2.按住鼠标左键在牙模上划出牙龈线或者其他需要的曲线；3.牙龈线转化成和刀尖大小一样的点；4.每个点所在的面片的法向量做成直线，直线的直径为刀尖直径，或者是刀具直径，进行和牙模的碰撞仿真，红色的代表有碰撞，然后挪动到绿色；5.三维编辑平台还可以导入同一患者的前一个三维牙模来进行碰撞仿真，这时只需要检查一下是不是有碰撞红色的地方，如果没有碰撞红色的地方就可以直接作为同一个患者的下一个牙套来使用。
本发明的三维牙模生成是以网格顶点按顶点法向偏移做的，三维编辑平台中图形只有面法向，通过顶点周围三角面片面积和角度加权重新计算了顶点法向。
1.生成膜片算法：计算牙齿的符号距离场，再对SDF做光滑处理，常用高斯滤波，根据设定的牙膜厚度，利用matchingcube提取等值面；
2.碰撞检测算法优化到总计耗<1分钟；
3.碰撞检测只要检测出是否会碰撞，后面的运动轨迹及显示只是为了验证射线映射拾取方法的正确性；
4.牙龈线标识在碰撞仿真检测中用不到，刀要进入牙膜中才能保证牙套被切割，所以刀的前端应该是原始的牙龈线。
本发明的生成牙模是指在牙齿的三维模型上加上膜片的厚度，这个膜片才是需要切割的东西，用的方法就是提取等值面，通过设置不同的参数来代表不同膜片的厚度，比如0.8就是膜片的厚度，通常膜片厚度是0.5-1.5mm不同的规格。
如图2所示，三维牙模的制作时在底部设置3个定位孔，底部设置3个定位孔用来处理牙齿模型的变形，因为三维打印的牙齿模型在冷却中会有一些变形，无论是收缩还是膨胀都可以用这个参数来计算。三维牙模通过定位孔的变形量来推算整体的变形来推算整体的变形，当三维牙模收缩8％-10％时，切割三维牙模的刀在基本的切割线加深0.1mm，反之当三维牙模膨胀8％-10％时，切割三维牙模的刀在基本的切割线外放0.1mm。
同一台打印机下这里的变形可以和图纸尺寸相比较，得出打印变形量。
本发明的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，能够通过碰撞仿真的方法准确得到牙齿-牙龈分割线，实现快速且准确的绘出切割线，提高了隐形牙套的实际生产效率；本发明较为灵活，实际生产中可以根据不同的牙齿底座模型和用户需求，得到不同位置的分割线。
此外，需要说明的是，在本说明书中，“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于包括以下步骤：
1)建立了三维编辑平台，解析患者的三维牙颌模型Mesh数据导入三维编辑平台；
2)在三维牙模数据上绘出点的坐标和计算当前点所在面片的法向量即可绘出类颈缘线；
3)根据点的坐标与面片法向量跟三维牙模做碰撞仿真。
2.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤2)中所有点的坐标组成类颈缘线，点的大小反应了刀尖大小，每个点所在的面片的法向量代表刀具的切割姿态或角度，直线的直径代表刀具直径。
3.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤3)碰撞仿真需考虑膜片厚度和牙模变形度，红色的向量代表有碰撞，绿色的向量代表没有碰撞，需将红色的向量调至成绿色的向量。如果无法纠正会报警。
4.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤3)三维牙模指在牙齿的三维牙颌模型数据上加膜片的厚度，三维牙膜片是以面片顶点按顶点法向偏移做的，三维编辑平台中图形只有面法向，通过顶点周围三角膜片面积和角度加权重新计算了顶点法向。
5.根据权利要求3所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述牙模变形度根据牙模底部的标准孔的变形来计算得出。
6.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤2)类颈缘线根据需要通过鼠标或者触摸以射线映射的方法绘出。
7.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤2)点的稠密可以由鼠标的灵敏度和鼠标滑动的速度设置。
8.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述步骤3)碰撞仿真通过鼠标操作或者触摸屏滑动使用最近邻搜索的方法找到三维牙模数据上所述步骤2)中的每个点在所述步骤3)所有的面片，计算面片的体积并和一个阈值比较，如果小于该阈值则没有有效切割膜片反之过切。
9.根据权利要求1所述的一种三维牙模的快速绘出切割线方法，其特征在于：所述射线映射拾取方法的步骤如下：
31)建立屏幕坐标系；
32)视口变换；
33)规范化设备坐标系；
35)裁剪坐标系；
36)正投影进行投影变换；
37)眼坐标系；
38)进行视变换；
39)世界即CNC编程坐标。
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