CN114533312B - 确定膜片与牙颌模型位置的方法、膜片及选取方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，采用建立坐标系、在标准平面上设定规避边界、膜片投影上限定坐标轴、计算牙颌投影的轮廓线上的点到规避边界的最小距离值、及调整各个最小距离值在设定范围内的方法，优化膜片与牙颌模型之间的相对位置关系，并利用大量的牙颌模型验证膜片的兼容性，有效选取能够兼容不同牙颌模型的膜片，提高膜片的利用率，有效避免膜片材料的浪费，降低生产成本。本发明还提供了膜片数据模型选取方法、选取系统、及膜片和电子设备等，无需人工操作，不仅提高整个生产工艺的效率，还避免膜片在生产过程中的浪费现象。

Description

确定膜片与牙颌模型位置的方法、膜片及选取方法与系统

技术领域

本发明属于牙齿矫治技术领域，尤其涉及确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法、壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法、一种壳状牙科矫治器用膜片、用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法、电子设备以及壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统。

背景技术

近几年，口腔正畸技术得到了快速的发展，壳状牙科矫治器在正畸病例中的应用越来越广泛。相较于传统的托槽矫治方式，壳状牙科矫治器有着诸多优点：1、壳状牙科矫治器美观度更好，更好的满足了患者对外形的需求；2、壳状牙科矫治器相较于托槽更便于清理，能便于患者进行口腔清洁；3、相较于传统托槽矫治使用弓形钢丝产生的矫治力不均匀，壳状牙科矫治器的弹性应力分布更合理，矫治过程更科学，效率更高。

传统的壳状牙科矫治器制造方法包括：获得目标牙颌模型，将膜片加热后压制在牙颌模型上，最后经切割等后续待加工步骤后获得壳状牙科矫治器成品。现有的壳状牙科矫治器制造方法中存在以下问题：由于口腔结构不同，个体牙颌模型存在较大的差异性，为保证矫治器的产品质量，现有的壳状牙科矫治器生产线往往选用面积偏大的膜片，造成了膜片材料的浪费，提高了生产成本。具有较优布局的膜片应该具备对不同牙颌模型的高兼容性的特性，并且膜片能被充分利用。获取较优布局的膜片需要如下技术步骤：在数据模拟环境中，优化膜片与牙颌模型之间的相对位置关系，并利用大量的牙颌模型验证膜片的兼容性，进而选取具有较优布局的膜片；并根据在数据模拟环境中选取的具有较优布局的膜片来制造实体膜片。针对上述问题本发明提供了相应的技术方案。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术缺陷，提供确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法、壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法、壳状牙科矫治器用膜片、用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法、电子设备以及壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统，在数据模拟环境中，优化膜片与牙颌模型之间的相对位置关系，并利用大量的牙颌模型验证膜片的兼容性，有效选取能够兼容不同牙颌模型的膜片，提高膜片的利用率，有效避免膜片材料的浪费，降低生产成本。

本发明提供的技术方案如下：

一种确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，用于壳状牙科矫治器生产工艺过程，所述膜片数据模型的形状为圆形，包括如下步骤：

S1.建立空间坐标系，所述空间坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，设定由所述X轴和Y轴构建的平面为标准平面，膜片数据模型在标准平面上的投影设为膜片投影，牙颌数据模型在标准平面的投影设为牙颌投影；

S2.在所述标准平面上设定规避边界，所述规避边界至少包括膜片投影的轮廓边界；

S3.在所述膜片投影上限定A轴和B轴，所述A轴和B轴为膜片投影的对称轴且相互垂直；

所述A轴将膜片投影划分成第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域分别位于A轴的两侧，所述B轴将膜片投影划分成第三区域和第四区域，所述第三区域和第四区域分别位于B轴的两侧，位于第一区域内的规避边界为L₁，位于第二区域内的规避边界设为L₂，位于第三区域内的规避边界设为L₃，位于第四区域内的规避边界设为L₄；

S4.设定所述牙颌投影的轮廓线条由点b₁，...，b_n组成，获取b₁，...，b_n各点与L₁上各点的最小距离值d₁，获取b₁，...，b_n各点与L₂上各点的最小距离值d₂，获取b₁，...，b_n各点与L₃上各点的最小距离值d₃，获取b₁，...，b_n各点与L₄上各点的最小距离值d₄；

S5.根据d₁和d₂的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，直至d₁和d₂的差值在第一设定范围内；根据d₃和d₄的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，直至d₃和d₄的差值在第二设定范围内。

进一步地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括：获取牙颌投影的最小覆盖圆，调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，使得牙颌投影最小覆盖圆的圆心与膜片投影的圆心重合。牙颌投影的最小覆盖圆是利用最小圆覆盖算法获得，将最小覆盖圆圆心与膜片投影的圆心设置为重合，牙颌数据模型与膜片数据模型之间的相对位置关系得到初步优化，提高了后续调整步骤的执行效率。

进一步地，根据d₁和d₂的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置包括：当d₁和d₂的差值不在第一设定范围内且d₁大于d₂时，沿B轴移动牙颌数据模型和/或膜片数据模型，使得牙颌投影与第一区域的重合面积增大，牙颌模型上的点更加靠近第一区域，d₁不断缩小；当d₁和d₂的差值不在第一设定范围内且d₁小于d₂时，沿B轴移动牙颌模型和/或膜片模型，使得牙颌投影与第二区域的重合面积增大，牙颌投影上的点更加靠近第二区域，d₂不断缩小。通过这一步骤的调整，在B轴方向上，将牙颌数据模型调整至距离规避边界最远的目标位置。

进一步地，根据d₃和d₄的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置包括：当d₃和d₄的差值不在第二设定范围内且d₃大于d₄时，沿A轴移动牙颌模型和/或膜片模型，使得牙颌模型与第三区域的重合面积增大，牙颌模型上的点更加靠近第三区域，d₃相应不断缩小；当d₃和d₄的差值不在第二设定范围内且d₃小于d₄时，沿A轴移动牙颌数据模型和/或膜片数据模型，使得牙颌投影与第四区域的重合面积增大，牙颌投影上的点更加靠近第四区域，d₄相应不断缩小。通过这一步骤的调整，在A轴方向将牙颌数据模型调整至距离规避边界最远的目标位置。单次调整的位移距离设为C，C大于等于0mm且小于等于2mm。进一步地，C＝1mm。

进一步地，所述第一设定范围和第二设定范围均为[0mm，2mm]。

进一步地，膜片数据模型上设有至少一个用于为外力提供着力点的着力区域，所述膜片投影还包括着力区域投影，所述规避边界还包括所述着力区域投影的轮廓边界。若牙颌投影上任意一点与着力区域投影有重合，在实际生产中，不利于外力着力的稳定性。

进一步地，所述着力区域投影的形状为规则图形。进一步地，所述着力区域投影呈曲形长条状。

进一步地，所述着力区域投影沿膜片投影的轮廓边界延伸。

本发明还提供一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法，包括如下步骤：

T1.获取M个膜片数据模型和N个牙颌数据模型，各个膜片数据模型的形状为圆形；

T2.将M个膜片数据模型分别执行如下步骤：

T21.选取一个牙颌数据模型，并利用上述确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法确定膜片数据模型与当前选取的牙颌数据模型的空间相对位置关系；

T22.检测所述规避边界与点b₁，...，b_n是否存在重合，若出现重合，则判定所述膜片数据模型无法通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件，若不重合，则判定所述膜片数据模型通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件；

T23.将剩余的N-1个牙颌数据模型分别执行步骤T21-T22，并统计当前膜片数据模型的通过率；

T3.通过步骤T2获取所有膜片数据模型的通过率，并选取通过率在预设范围内的膜片数据模型作为目标膜片数据模型。

其中，M个膜片数据模型可以根据实际生产中的备选膜片获得，也可以从根据经验挑选的优化度较高的膜片中获得。

进一步地，所述步骤T3还包括当通过率在所述预设范围内的膜片数据模型数量大于1时，选取面积最小的膜片数据模型，提高膜片的利用效率。

进一步地，所述预设范围为[90％，100％]。进一步地，所述预设范围为[95％，100％]。

本发明还提供一种壳状牙科矫治器用膜片，所述膜片根据膜片数据模型获得，所述膜片数据模型通过上述壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法获得。

进一步地，所述膜片为圆形，所述膜片的半径包括[30mm，80mm]。

进一步地，所述膜片的材料采用PETG、TPU或PC。

本发明还提供一种用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，包括如下步骤：

将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方，所述待加工膜片使用上述壳状牙科矫治器用膜片；

将所述待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。

本发明还提供一种用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，包括如下步骤：

将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方的初始位置，所述待加工膜片使用上述壳状牙科矫治器用膜片；

调整待压膜牙颌模型和待加工膜片的空间相对位置关系；

所述待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。

进一步地，所述调整待压膜牙颌模型和待加工膜片的空间相对位置关系的方法包括：

获取待加工膜片的数据信息，根据所述待加工膜片的数据信息建立待加工膜片数据模型；获取待压膜牙颌模型的数据信息，根据所述待压膜牙颌模型的数据信息建立待压膜牙颌数据模型；

利用上述确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法调整所述待加工膜片数据模型与所述待压膜牙颌数据模型的空间相对位置；

计算待加工膜片数据模型的第一位移信息和待压膜牙颌数据模型的第二位移信息；

根据所述第一位移信息移动待加工膜片的位置，根据所述第二位移信息移动牙颌模型的位置。

进一步地，所述待压膜牙颌模型的数据信息包括待压膜牙颌模型的图像信息和位置信息，所述待加工膜片的数据信息包括待加工膜片的图像信息和位置信息。

进一步地，所述第一位移信息包括待加工膜片数据模型的移动距离和移动方向；所述第二位移信息包括牙颌数据模型的移动距离和移动方向。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令实现上述确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法。

本发明还提供一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统，包括：

输入单元，获取M个膜片的数据信息和N个牙颌模型的数据信息，各个膜片的形状均为圆形；

数据处理单元，通过输入单元获取M个膜片的数据信息和N个牙颌模型的数据信息，根据M个膜片的数据信息建立相应的M个膜片数据模型，根据N个牙颌模型的数据信息建立相应的N个牙颌数据模型，执行上述壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法选取目标膜片数据模型；

输出单元，与数据处理单元连接，用于输出所述数据处理单元选取的目标膜片数据模型的数据信息。

进一步地，所述输入单元包括CCD相机。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

(1)本发明提供的一种确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，根据实际生产需求在膜片数据模型上划定规避边界，并通过设定A轴和B轴分别从两个方向将膜片数据模型划分成两个区域，并分别计算沿同一方向分布的两个区域内的规避线与牙颌数据模型上各点的距离，根据计算结果调整膜片数据模型与牙颌数据模型的相对位置关系，实现在数据模拟环境中优化膜片与牙颌模型之间的相对位置关系。该方法适用于圆形的膜片数据模型，对于大规模生产中圆形膜片较为常见，并且其对放置位置、放置方向及定位等无特殊要求，操作方便快捷，提高整体生产流程的效率。

(2)本发明还提供一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法和壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统，利用多个牙颌数据模型验证单个膜片数据模型的兼容性，从而选出能够兼容不同牙颌模型的膜片。通过上述选取方法，本发明还提供了一种壳状牙科矫治器用膜片，利用该膜片对牙颌模型压膜，能够在保证壳状牙科矫治器产品质量的同时，有效提高膜片的利用率，避免膜片材料不必要的浪费，降低生产成本。

(3)本发明还提供了根据膜片数据模型获得的壳状牙科矫治器用膜片及热压膜方法，其中，选用的膜片通过壳状牙科矫治器用膜片数据选取方法获得，得到最适用于患者牙颌模型的膜片数据，在后续压膜过程中，可提高膜片利用率，减少切割废料的产生，并且在大规模生产过程中，降低膜片原料成本，并且选取的膜片更适用于生产线中的生产需求。而热压膜方法中，当根据需求选择了对应的膜片后，在热压膜的过程中，压膜效率提升，降低因膜片选取不当造成的壳状牙科矫治器产出废品的现象。

附图说明

图1为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法流程图；

图2为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法的膜片投影和牙颌投影初始相对位置关系示意图；

图3为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法中经步骤S51调整后膜片投影和牙颌投影的相对位置关系示意图；

图4为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法中经步骤S52调整后膜片投影和牙颌投影的相对位置关系示意图；

图5为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法中壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统示意图；

图6为本发明其中一种实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法最小覆盖圆示意图。

图1-6中所示：10-膜片投影、20-牙颌投影、21-最小覆盖圆、30-着力区域投影。

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，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其它元件或者物件。

实施例

一种确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，用于壳状牙科矫治器生产工艺过程，膜片数据模型是利用数字技术对实际生产中的膜片进行三维建模后形成的数字化模型，牙颌数据模型是利用数字化技术对实际生产中牙颌模型进行三维建模后形成的数字化模型，在其中一种实施方式中的膜片数据模型形状为圆形，其规格可以根据实际生产要求进行选择，更具体地，膜片数据模型为半径30mm-80mm的圆形片状结构。

如图1所示，确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，包括如下步骤：

S1.建立空间坐标系，所述空间坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，设定由所述X轴和Y轴构建的平面为标准平面，膜片数据模型在标准平面上的投影设为膜片投影10，牙颌数据模型在标准平面的投影设为牙颌投影20；

S2.在所述标准平面上设定规避边界，具体如下：

在膜片数据模型的边缘处设置着力区域，且着力区域在标准平面上的投影设为着力区域投影30。在其它实施例中，着力区域也可以根据实际情况设置在膜片数据模型上的其它位置。着力区域的设置原因是：在实际生产中，将膜片热压至牙颌模型上后形成第一阶段成品，为完成后续加工步骤，需要借用外力将第一阶段成品运输至下一工作台处。因此，为配合实际生产需求，在膜片数据模型上设定稳定的着力点是必要的。更具体地说，在实际的生产过程中采用带有吸盘的抓取工具将压膜后的牙颌模型转移至下一加工工序激光打标工序或切割工序时，吸盘将压膜后的牙颌模型吸取，因此，压膜后的牙颌模型上须有与吸盘接触的区域，而该区域即为着力区域，该着力区域应不与牙颌模型和膜片的边界重叠，防止吸盘吸取不当，导致吸取过程中掉落的现象，另外，还防止吸盘对压膜后的牙颌模型造成损伤，影响后续患者佩戴后的矫治效果。

在其中一种实施方式中，着力区域投影30呈曲形长条状，其中一种更优的实施方式中，着力区域投影30沿膜片投影10的轮廓边界延伸并形成环状结构。在其中一种实施方式中的规避边界包括膜片投影10的轮廓边界和着力区域投影30的轮廓边界，其中，着力区域投影30的轮廓边界覆盖了膜片投影10的轮廓边界，因此，规避边界只需考虑着力区域投影30的轮廓边界即可。在其余实施例中着力区域也可以是其它规则图形。当然其余能够实现着力的形式形成的着力区域形状也可以应用于本发明。

S3.如图2所示，在所述膜片投影10上限定A轴和B轴，所述A轴和B轴为膜片投影10上相互垂直的两根对称轴。

如图2所示，所述A轴将膜片投影10划分成第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域分别位于A轴的两侧，位于第一区域内的规避边界设为L₁，位于第二区域内的规避边界设为L₂，所述B轴将膜片投影10划分成第三区域和第四区域，所述第三区域和第四区域分别位于B轴的两侧，位于第三区域内的规避边界设为L₃，位于第四区域内的规避边界设为L₄；

S4.设定所述牙颌投影20的轮廓线条由点b₁，...，b_n组成；获取b₁，...，b_n各点与L₁上各点的最小距离值d₁，获取b₁，...，b_n各点与L₂上各点的最小距离值d₂。

获取b₁，...，b_n各点与L₃上各点的最小距离值d₃，获取b₁，...，b_n各点与L₄上各点的最小距离值d₄。具体举例中，如d₁＝1.6cm，d₂＝2.1cm；d₃＝2.4cm，d₄＝1.6cm，该数据可以根据牙颌投影20分别与L₁、L₂、L₃、L₄之间的实际最小距离进行计算，上述列举数据仅为实际操作中的一组数据显示。

S5.调整牙颌数据模型的位置，在其它实施例中也可以单独调整膜片数据模型的位置，或者选择同时调整牙颌数据模型和膜片数据模型，能实现改变牙颌数据模型和膜片数据模型的相对位置即可。具体地，进一步包括如下步骤：

S51.根据d₁和d₂的差值调整牙颌数据模型的位置，直至d₁和d₂的差值在第一设定范围内，在其中一种实施方式中，第一设定范围为[0mm，2mm]。其中，当d₁和d₂的差值在第一设定范围内时，则可进入步骤S52或者同时执行步骤S52，还可反序执行步骤S51和步骤S52。

具体地，当d₁和d₂的差值未在第一设定范围内时，更具体地如d₁小于d₂，则沿B轴移动牙颌数据模型，使得牙颌投影20与第二区域的重合面积扩大，以1mm为单次移动距离，每完成一次移动后重新计算d₁和d₂的差值并判定d₁和d₂的差值是否在第一设定范围内，如此反复，直至d₁和d₂的差值在第一设定范围内。当然，当d₁和d₂的差值未在第一设定范围内时，也可能产生d₁大于d₂的情况，此时调整两者差值的方法如上述，直至d₁和d₂的差值在第一设定范围内。完成步骤S51后，膜片投影10和牙颌投影20的相对位置关系如图3所示。

S52.根据d₃和d₄的差值调整牙颌数据模型的位置，直至d₃和d₄的差值在第二设定范围内，在其中一种实施方式中，第二设定范围为[0mm，2mm]。其中，当d₃和d₄的差值在第二设定范围内时，则可进入步骤S52或者同时执行步骤S52，还可反序执行步骤S51和步骤S52。

当d₃和d₄的差值未在第一设定范围内时，更具体地如d₃大于d₄，则沿A轴移动牙颌数据模型，使得牙颌投影20与第三区域的重合面积扩大，以1mm为单次移动距离，每完成一次移动后重新计算d₃和d₄的差值并判定d₃和d₄的差值是否在第二设定范围内，如此反复，直至d₃和d₄的差值在第二设定范围内。当然，当d₃和d₄的差值未在第二设定范围内时，也可能产生d₃小于d₄的情况，此时调整两者差值的方法如上述，直至d₃和d₄的差值在第一设定范围内。完成步骤S51后，膜片投影10和牙颌投影20的相对位置关系如图4所示。

步骤S51和步骤S52可以是顺序执行，反序执行，也可以是同时执行，本发明对此不作限定。其中一种实施方式中选择先执行步骤S51，再执行步骤S52。

上述确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，根据实际生产需求在膜片数据模型上划定规避边界，并通过设定A轴和B轴分别从两个方向将膜片数据模型划分成两个区域，并分别计算沿同一方向分布的两个区域内的规避线与牙颌数据模型上各点的距离，根据计算结果调整膜片数据模型与牙颌数据模型的相对位置关系，实现在数据模拟环境中优化膜片与牙颌模型之间的相对位置关系。该方法适用于圆形的膜片数据模型，对于大规模生产中圆形膜片较为常见，并且其对放置位置、放置方向及定位等无特殊要求，操作方便快捷，提高整体生产流程的效率。

在另一种实施方式中，如图2和图6所示，在步骤S3和S4之间增加一个步骤：调整牙颌数据模型，使得牙颌投影20上的最小覆盖圆21的圆心与膜片投影10的圆心重合，在其余实施例中也可以选择调整膜片数据模型的位置，或者选择同时调整牙颌数据模型和膜片数据模型，只要达到牙颌投影20上的最小覆盖圆21与膜片投影10的圆心重合即可，本发明对此不作限定。经过这一步调整，牙颌数据模型与膜片数据模型之间的相对位置关系得到初步优化，后续调整步骤均与上述实施方式相似，这里不再赘述。

本发明中的其中一种实施方式中还提供了一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法：

T1.获取10个膜片数据模型和10000个牙颌数据模型，各个膜片数据模型的形状为圆形，其尺寸规格、材料规格及厚度规格中任意一种、两种或两种以上的不同；膜片数据模型的数量和牙颌数据模型的数量可根据实际条件获取，本发明对此不作限定。

T2.对10个膜片数据模型逐一执行如下步骤：

T21.选取一个牙颌数据模型，并利用上述实施方式中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法确定膜片数据模型与当前选取的牙颌数据模型的空间相对位置关系；

T22.检测所述规避边界与点b₁，...，b_n是否存在重合，若出现重合，则判定所述膜片数据模型无法通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件，若不重合，则判定所述膜片数据模型通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件；

T23.将剩余的9999个牙颌数据模型分别执行步骤T21-T22，统计当前膜片数据模型的通过率；

T3.通过步骤T2获取所有膜片数据模型的通过率，并选取通过率在预设范围内的膜片数据模型。在其中一种实施方式中，提供的预设范围为[90％，100％]。更具体地，例如10个膜片数据模型中有4个膜片数据模型的通过率在预设范围内，分别是膜片数据模型A、膜片数据模型B、膜片数据模型C和膜片数据模型D，膜片数据模型A、膜片数据模型B、膜片数据模型C和膜片数据模型D的通过率分别为97％、98％、90％以及100％。其中，膜片数据模型A、膜片数据模型B、膜片数据模型C和膜片数据模型D的半径分别为30mm、40mm、60mm、80mm。经计算，膜片数据模型A的面积最小，因此，根据膜片选取规则选取膜片数据模型A作为目标膜片数据模型，此时膜片的利用率最高，膜片损失较小。但是在实际的使用过程中，如牙颌模型较大的情况下，半径为30mm的膜片数据模型不能全部覆盖牙颌模型，或与投影于牙颌模型有重叠，则需要重新进行选择。如在其余实施例中，可根据实际生产需求设置通过率的预设范围，比如将预设范围为设置在[99％，100％]，则选取膜片数据模型D作为目标膜片数据模型。该选取方法是利用多个牙颌数据模型验证单个膜片数据模型的兼容性，从而选出能够兼容不同牙颌模型的膜片。通过上述选取方法，本发明还提供了一种壳状牙科矫治器用膜片，利用该膜片对牙颌模型压膜，能够在保证壳状牙科矫治器产品质量的同时，有效提高膜片的利用率，避免膜片材料不必要的浪费，降低生产成本。

本发明中的其中一种实施方式中还提供了一种壳状牙科矫治器用膜片，膜片根据膜片数据模型获得，膜片数据模型通过上述壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法获得，已知上述选取的目标膜片数据模型C是半径为40mm的圆形，在其中一种实施方式中的膜片相应被制造成半径为40mm的圆形膜片，膜片的材质可以是PETG、TPU或PC，其中，PETG全称是Poly(ethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate)，是一种透明的非结晶型共聚酯，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯；TPU的英文全名为Thermoplastic polyurethanes，是一种名称为热塑性聚氨酯的弹性体橡胶。PC是聚碳酸酯。

本发明的其中一种实施方式中还提供了一种用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，包括如下步骤：将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方处；在其中一种实施方式中待加工膜片选用上述选取的半径为40mm圆形膜片；

将所述待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。

在其中一种更具体的实施方式中，用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，包括如下步骤：

第一步：将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

第二步：将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方的初始位置，所述待加工膜片使用半径为40mm的圆形膜片；

第三步：调整待压膜牙颌模型和待加工膜片的空间相对位置关系，具体地：获取待加工膜片的数据信息，根据所述待加工膜片的数据信息建立待加工膜片数据模型；获取待压膜牙颌模型的数据信息，根据所述待压膜牙颌模型的数据信息建立待压膜牙颌数据模型；利用实施例一中提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法调整所述待加工膜片数据模型与所述待压膜牙颌数据模型的位置，确定待加工膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法在上述具体实施方式中有详细描述，在此不再赘述；计算待加工膜片数据模型的第一位移信息和待压膜牙颌数据模型的第二位移信息；根据所述第一位移信息移动待加工膜片的位置，根据所述第二位移信息移动牙颌模型的位置；其中，待压膜牙颌模型的数据信息包括待压膜牙颌模型的图像信息和位置信息，待加工膜片的数据信息包括待加工膜片的图像信息和位置信息；第一位移信息包括待加工膜片数据模型的移动距离和移动方向；所述第二位移信息包括待压膜牙颌数据模型的移动距离和移动方向。在其中一种实施方式中，在调整待加工膜片数据模型与所述待压膜牙颌数据模型的位置的过程中均通过移动牙颌数据模型来实现的，待加工膜片数据模型的移动距离为0，此时，待加工膜片的位置无需调整。牙颌数据模型的移动距离和移动方向主要通过以下步骤获得：在牙颌数据模型上标定一个或多个参照点，获取牙颌数据模型在初始位置时参照点的第一坐标值，并获取牙颌数据模型经调整后参照点的第二坐标值，通过所述第一坐标值和第二坐标值获得牙颌数据模型的移动距离以及移动方向。

第四步：将待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。从而得到压膜后壳状牙科矫治器，该壳状牙科器械选用的膜片通过壳状牙科矫治器用膜片数据选取方法获得，得到最适用于患者牙颌模型的膜片数据，在后续压膜过程中，可提高膜片利用率，减少切割废料的产生，并且在大规模生产过程中，降低膜片原料成本，并且选取的膜片更适用于生产线中的生产需求。而热压膜方法中，当根据需求选择了对应的膜片后，在热压膜的过程中，压膜效率提升，降低因膜片选取不当造成的壳状牙科矫治器产出废品的现象。

本发明中的其中一种实施方式中还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令实现由上述具体实施方式提供的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法。电子设备为计算机。

本发明中的其中一种实施方式中还提供了一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统，如图5所示，包括，

输入单元，获取10个膜片的数据信息和10000个牙颌模型的数据信息，数据信息包括图像信息和位置信息，所述膜片数据模型的形状均为圆形；在其中一种实施方式中的输入单元采用CCD相机。

数据处理单元，通过输入单元获取10个膜片的数据信息和10000个牙颌模型的数据信息，根据10个膜片的数据信息建立相应的10个膜片数据模型，根据10000个牙颌模型的建立相应的10000个牙颌数据模型，并执行上述实施方式中提供的壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法选取目标膜片数据模型；

输出单元，与数据处理单元连接，用于输出所述数据处理单元选取的目标膜片数据模型的数据信息。在其中一种实施方式中目标膜片数据模型的数据信息包括：形状信息为圆形，大小信息为半径为40mm。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，用于壳状牙科矫治器生产工艺过程，其特征在于，所述膜片数据模型的形状为圆形，包括如下步骤：

S1.建立空间坐标系，所述空间坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，设定由所述X轴和Y轴构建的平面为标准平面，膜片数据模型在标准平面上的投影设为膜片投影，牙颌数据模型在标准平面的投影设为牙颌投影；

S2.在所述标准平面上设定规避边界，所述规避边界至少包括膜片投影的轮廓边界；

S3.在所述膜片投影上限定A轴和B轴，所述A轴和B轴为膜片投影的对称轴且相互垂直；

所述A轴将膜片投影划分成第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域分别位于A轴的两侧，所述B轴将膜片投影划分成第三区域和第四区域，所述第三区域和第四区域分别位于B轴的两侧，位于第一区域内的规避边界设为L₁，位于第二区域内的规避边界设为L₂，位于第三区域内的规避边界设为L₃，位于第四区域内的规避边界设为L₄；

S4.设定所述牙颌投影的轮廓线条由点b₁，...，b_n组成，获取b₁，...，b_n各点与L₁上各点的最小距离值d₁，获取b₁，...，b_n各点与L₂上各点的最小距离值d₂，获取b₁，...，b_n各点与L₃上各点的最小距离值d₃，获取b₁，...，b_n各点与L₄上各点的最小距离值d₄；

S5.根据d₁和d₂的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，直至d₁和d₂的差值在第一设定范围内；根据d₃和d₄的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，直至d₃和d₄的差值在第二设定范围内。

2.权利要求1所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4之间还包括：调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置，使得牙颌投影最小覆盖圆的圆心与膜片投影的圆心重合。

3.如权利要求1所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，根据d₁和d₂的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置包括：当d₁和d₂的差值不在第一设定范围内且d₁大于d₂时，沿B轴移动牙颌数据模型和/或膜片数据模型，使得牙颌投影与第一区域的重合面积增大；当d₁和d₂的差值不在第一设定范围内且d₁小于d₂时，沿B轴移动牙颌模型和/或膜片模型，使得牙颌投影与第二区域的重合面积增大。

4.如权利要求1所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，根据d₃和d₄的差值调整牙颌数据模型和/或膜片数据模型的位置包括：当d₃和d₄的差值不在第二设定范围内且d₃大于d₄时，沿A轴移动牙颌数据模型和/或膜片数据模型，使得牙颌投影与第三区域的重合面积增大；当d₃和d₄的差值不在第二设定范围内且d₃小于d₄时，沿A轴移动牙颌模型和/或膜片模型，使得牙颌模型与第四区域的重合面积增大。

5.如权利要求1所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，所述第一设定范围和第二设定范围均为[0mm，2mm]。

6.如权利要求1所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，膜片数据模型包括至少一个用于为外力提供着力点的着力区域，所述膜片投影还包括着力区域投影，所述规避边界还包括所述着力区域投影的轮廓边界。

7.如权利要求6所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，所述着力区域投影的形状为规则图形。

8.如权利要求7所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，所述着力区域投影呈曲形长条状。

9.如权利要求8所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法，其特征在于，所述曲形长条状的着力区域投影沿膜片投影的轮廓边界延伸。

10.一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法，其特征在于，包括如下步骤：

T1.获取M个膜片数据模型和N个牙颌数据模型，各个膜片数据模型的形状均为圆形；

T2.将M个膜片数据模型分别执行如下步骤：

T21.选取一个牙颌数据模型，并利用如权利要求1-9中任一所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法确定膜片数据模型与当前选取的牙颌数据模型的空间相对位置关系；

T22.检测所述规避边界与点b₁，...，b_n是否存在重合，若出现重合，则判定所述膜片数据模型无法通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件，若不重合，则判定所述膜片数据模型通过当前选取的牙颌数据模型的生产条件；

T23.将剩余的N-1个牙颌数据模型分别执行步骤T21-T22，统计当前膜片数据模型的通过率；

T3.通过步骤T2获取所有膜片数据模型的通过率，并选取通过率在预设范围内的膜片数据模型作为目标膜片数据模型。

11.如权利要求10所述的壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法，其特征在于，所述步骤T3还包括：当通过率在所述预设范围内的膜片数据模型数量大于1时，选取面积最小的膜片数据模型作为目标膜片数据模型。

12.如权利要求10所述的壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法，其特征在于，所述预设范围为[90％，100％]。

13.一种壳状牙科矫治器用膜片，其特征在于，所述膜片根据膜片数据模型获得，所述膜片数据模型通过如权利要求10-12中任一所述的壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法获得。

14.如权利要求13所述的壳状牙科矫治器用膜片，其特征在于，所述膜片为圆形，所述膜片的半径包括[30mm，80mm]。

15.如权利要求13所述的壳状牙科矫治器用膜片，其特征在于，所述膜片的材料采用PETG、TPU或PC。

16.一种用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方，所述待加工膜片使用如权利要求13-15任一所述的壳状牙科矫治器用膜片；

将所述待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。

17.一种用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，其特征在于，包括如下步骤；

将待压膜牙颌模型固定放置在压膜平台上；

将待加工膜片设置在所述待压膜牙颌模型对应上方的初始位置，所述待加工膜片使用如权利要求13-15任一所述的壳状牙科矫治器用膜片；

调整待压膜牙颌模型和待加工膜片的空间相对位置关系；

将所述待加工膜片加热到预设温度后压制到所述待压膜牙颌模型表面。

18.如权利要求17所述的用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，其特征在于，所述调整待压膜牙颌模型和待加工膜片的空间相对位置关系的方法包括：

获取待加工膜片的数据信息，根据所述待加工膜片的数据信息建立待加工膜片数据模型；获取待压膜牙颌模型的数据信息，根据所述待压膜牙颌模型的数据信息建立待压膜牙颌数据模型；

利用如权利要求1-9中任一所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法调整所述待加工膜片数据模型与所述待压膜牙颌数据模型的空间相对位置；

计算待加工膜片数据模型的第一位移信息和待压膜牙颌数据模型的第二位移信息；

根据所述第一位移信息移动待加工膜片的位置，根据所述第二位移信息移动牙颌模型的位置。

19.如权利要求18所述的用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，其特征在于，所述待压膜牙颌模型的数据信息包括待压膜牙颌模型的图像信息和位置信息，所述待加工膜片的数据信息包括待加工膜片的图像信息和位置信息。

20.如权利要求18所述的用于壳状牙科矫治器制造过程中的热压膜方法，其特征在于，所述第一位移信息包括待加工膜片数据模型的移动距离和移动方向；所述第二位移信息包括牙颌数据模型的移动距离和移动方向。

21.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器内存储计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令实现如权利要求1-9中任一所述的确定膜片数据模型与牙颌数据模型空间相对位置关系的方法。

22.一种壳状牙科矫治器用膜片数据模型自动选取系统，其特征在于，包括：

输入单元，获取M个膜片的数据信息和N个牙颌模型的数据信息，各个膜片的形状为圆形；

数据处理单元，通过输入单元获取M个膜片的数据信息和N个牙颌模型的数据信息，根据M个膜片的数据信息建立相应的M个膜片数据模型，根据N个牙颌模型的数据信息建立相应的N个牙颌数据模型，并执行如权利要求10-12任一所述的壳状牙科矫治器用膜片数据模型选取方法选取目标膜片数据模型；

输出单元，与数据处理单元连接，用于输出所述数据处理单元选取的目标膜片数据模型的数据信息。