CN114585325A - 标识配备到牙科工具机中的牙科耗材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种标识牙科耗材的方法，所述牙科耗材包括配备到牙科工具机（1）中的牙科坯料（2）和牙科工具（3）中的至少一个，所述方法包括：使牙科工具（3）与牙科工具机（1）的牙科坯料（2）或牙科坯料保持器碰撞的步骤；检测指示碰撞的信号的步骤，其特征在于进一步包括：通过经训练的人工智能分析检测到的信号的步骤；以及基于所述分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况的步骤。

Description

标识配备到牙科工具机中的牙科耗材的方法
技术领域
本发明涉及一种牙科加工系统，其具有牙科工具机，用于通过使用一个或多个牙科工具由牙科坯料制造牙科修复体。本发明更特别地涉及一种标识牙科耗材的方法，所述牙科耗材诸如是配备到牙科工具机中的牙科工具和牙科坯料。
背景技术
一般而言，牙科加工系统具有用于加工牙科坯料的牙科工具机，该牙科坯料通常由陶瓷制成。牙科工具机一般具有一个或多个驱动单元，每个驱动单元可移动地保持至少一个牙科工具以用于加工牙科坯料的对应侧。牙科工具分别安装到驱动单元中的工具电机。牙科工具在它们的使用寿命结束之后可以被更换。牙科坯料安装到牙科坯料保持器，该牙科坯料保持器相对于牙科工具可相对移动。控制装置控制牙科工具机的操作。一般地，CAD/CAM软件用于以数字方式构造牙科修复体，并向牙科工具机提供对应的加工数据。CAD/CAM软件通常在牙科加工系统中的处理单元、诸如PC上运行。
牙科坯料和牙科工具是牙科工具机的耗材。市场上可获得的牙科耗材在大小、形状和材料方面各不相同。操作者必须使牙科工具机配备有与加工的具体要求相匹配的正确的牙科坯料和正确的牙科工具。当配备牙科工具机时，操作者通常经由用户接口从由CAD/CAM软件管理的数据库中选择正确的牙科耗材，该CAD/CAM软件部分地用作辅助识别装置。由此，关于配备到牙科工具机中的牙科耗材的信息也被输入到牙科工具机，并因此被牙科工具机识别。然而，存在用户向牙科工具机中输入错误信息的风险。替代地，通过读取牙科耗材的信息标签的读取装置来识别每个牙科耗材，该读取装置也用作辅助识别装置。信息标签可以例如是RFID标签、QR码、条形码等。读取装置可以是RF收发器或光收发器、相机等。读取装置可以位于控制面板中，使得操作者可以在将牙科耗材配备到牙科工具机中之前，将牙科耗材的信息标签靠近控制面板进行读取操作。然而，存在如下风险，即用户在读取操作之后和将牙科耗材配备到牙科工具机中之前混淆了牙科耗材。替代地，读取装置可以靠近牙科耗材的安装位置定位，使得在将它们配备到牙科工具机中之后可以读取信息标签。然而，将读取装置集成到加工舱中增加了成本。此外，读取装置和信息标签增加了牙科加工系统的总体成本。
一般而言，牙科工具机在加工开始之前进行“接触过程”，用于校准目的。在接触过程中，缓慢旋转的牙科工具在限定的自由轴上针对牙科坯料移动。在接触过程期间，通过使用参考值生成信号的传感器来检测牙科坯料和牙科工具之间的碰撞。该信号通常通过使用诸如麦克风的声学传感器来生成。在每次碰撞时，通过使用牙科机器的位置编码器，由控制装置记录牙科工具的位置，并且因此对牙科坯料进行几何测量。牙科工具也可以通过以受控的方式使其与牙科工具机的精密机械部件（例如在机器侧或牙科坯料侧的牙科坯料保持器）碰撞来测量。通过接触过程，一般可能的是识别不正确的牙科坯料大小或破损的牙科工具，但不可能识别错误的牙科坯料材料或钝的牙科工具。
如果牙科耗材与加工的具体要求不匹配，则存在不能以期望的质量加工牙科修复体的风险。在最坏的情况下，如果牙科工具先前已经在前面的加工过程中使用过，则它可能超过其总使用寿命或其剩余使用寿命。在这样的情况下，牙科工具将破损，并且牙科修复体将受到损坏。在不太严重的情况下，由于使用不适当的牙科耗材，牙科修复体的加工以不可接受的低质量完成。在所有这些情况下，用户满意度可能降低，并且用户可能会抱怨质量。
发明内容
本发明的目的是尽可能地克服现有技术的问题，并提供一种标识牙科耗材的方法，所述牙科耗材诸如是配备到牙科工具机中的牙科工具和牙科坯料。
该目的通过如权利要求1中限定的方法和如权利要求17中限定的牙科加工系统来实现。其他权利要求的主题涉及进一步开发。
本发明提供了一种标识牙科耗材的方法，所述牙科耗材包括配备到牙科工具机中的牙科坯料和牙科工具中的至少一个。该方法包括使牙科工具与牙科工具机的牙科坯料或牙科坯料保持器碰撞的步骤；检测指示碰撞的信号的步骤；通过经训练的人工智能分析检测到的信号的步骤；以及基于该分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况的步骤。
本发明的主要有利效果是，接触过程可以与经训练的人工智能组合使用，以标识配备到牙科工具机中的耗材的类型和/或状况。由此，牙科坯料的几何测量以及可选的牙科工具机的校准可以与牙科耗材的标识同时实行。由此，可以相对更早地开始牙科坯料的加工，并且可以减少总体处理时间。本发明的另一个主要有利效果是可以省略牙科耗材上的标识标签（诸如RFID标签、QR码、条形码）以及相关联的读取装置（诸如牙科工具机中的RF收发器、光收发器、相机）。由此，也可以改进性能成本比。由此，也可以降低使用假冒耗材的风险。本发明的另一个主要有利效果是，也可以省略将关于牙科耗材的信息手动输入到牙科工具机中的需要。由此，耗材的标识可以以无用户交互的方式且更快地实现。由此，牙科工具机变得更加用户友好。由此，也可以防止输入任何不正确信息的风险，并且可以更安全地进行加工。本发明的另一个主要有利效果是可以防止使用钝的牙科工具的风险，并且因此可以尽可能避免或减少损坏牙科修复体和/或牙科工具的风险。本发明的另一个主要有利效果是可以标识不合格的假冒牙科坯料和不合格的假冒牙科工具。由此，可以保障牙科修复体的质量，可以更安全地操作牙科工具机，并且可以增加用户满意度。
根据本发明，经训练的基于人工智能的标识可以用作用于标识配备到牙科工具机中的牙科耗材的唯一装置。在这种情况下，牙科工具机在没有任何如之前提及的用于识别牙科耗材的辅助装置的情况下被提供给最终用户或顾客。
根据本发明，经训练的基于人工智能的标识可以替代地用于保障通过牙科工具机中的辅助装置实现的识别。用户接口可以部分地用作用于识别牙科耗材的辅助装置。替代地，读取装置可以用作用于识别具有信息标签的牙科耗材的辅助装置。因此，在替代实施例中，牙科工具机被提供有一个或多个以上提及类型的辅助装置。在实施例中，通过读取装置读取牙科耗材的一个或多个信息标签；基于读取的信息识别每个牙科耗材的类型和/或状况；并且此后，验证该识别是否与该标识一致。信息标签可以是RFID标签、QR码或条形码。并且读取装置可以是RF收发器、光收发器/接收器、相机等。如果验证不一致，则为了安全性，可以禁止加工。此外，如果耗材适合于即将进行的加工并且验证是一致的，则可以允许加工。在替代实施例中，通过用户接口输入关于牙科耗材的信息；基于输入的信息识别牙科耗材；并且此后，验证该识别是否与该标识一致。类似于前述实施例中的，如果验证不一致，则为了安全性，可以禁止加工。并且如果耗材适合于即将进行的加工并且验证是一致的，则可以允许加工。
根据本发明，基于经训练的人工智能的标识可以由操作者出于安全性而优先检查。因此，在实施例中，允许用户检查标识的正确性，并在必要时校正标识。该检查可以经由用户接口来实行。用户接口优选地具有触敏显示器等，以用于显示标识并用于允许用户确认标识的正确性或通过CAD/CAM软件输入正确的标识。如果根据用户，标识不正确，则为了安全性，可以禁止加工。用户可以在允许即将进行的加工之前校正标识。在牙科工具机采用用于识别牙科耗材的以上提及的辅助装置中的任一个的情况下，对标识的校正也可以是可允许的。在这种情况下，验证基于经校正的标识。
根据本发明，经训练的人工智能优选地通过经训练的神经网络实现，更优选地通过经训练的卷积神经网络实现。经训练的神经网络是牙科加工系统的一部分。经训练的人工智能可以通过计算机实现的算法来实现，该计算机实现的算法优选地是在牙科加工系统中的处理单元或PC上运行的CAD/CAM软件的一部分。在任一情况下，经训练的人工智能可以在牙科工具机的外部或内部。在前一种情况下，经训练的人工智能可以通过有线和/或无线通信线路（诸如互联网等）被牙科工具机联系到。经训练的人工智能可以被多于一个的牙科工具机使用。鉴于市场上变得新近可获得的牙科耗材，可以持续地训练或更新经训练的人工智能。
根据本发明，该方法具有训练阶段和推断阶段。在训练阶段中，人工智能由指示碰撞的信号和通过辅助装置和/或用户检查的识别来训练。训练阶段可以在牙科加工系统上执行，该牙科加工系统包括辅助装置和/或用户检查特征，这些全部优选地不提供给最终用户。最终用户可以被提供有包括经训练的人工智能的牙科加工系统作为用于标识的唯一装置，即没有辅助装置和/或用户检查特征。替代地，除了用于标识的经训练的人工智能之外，最终用户可以被提供有包括任何辅助装置和/或用户检查特征的牙科加工系统。由此，人工智能可以由用户进一步训练或用于保障牙科工具机。在推断阶段中，检测指示碰撞的信号，通过经训练的人工智能分析检测到的信号，基于该分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况。在分析中，优选地，将傅立叶变换应用于信号，以生成包括频率谱对照时间的频谱图。信号是时间相关的。频谱充当指纹。相同的分析优选地也应用于训练阶段中。
本发明还提供了一种具有牙科工具机的牙科加工系统。该牙科工具机包括：耗材，包括牙科坯料和牙科工具中的至少一个；一个或多个驱动单元，每个驱动单元可移动地保持至少一个牙科工具，用于加工牙科坯料的对应侧；牙科坯料保持器，用于相对于牙科工具可相对移动地保持至少一个牙科坯料；检测装置，用于检测指示牙科工具与牙科坯料或牙科坯料保持器碰撞的信号。该牙科加工系统进一步包括用于实现经训练的人工智能的装置，该经训练的人工智能适于分析检测到的信号并基于该分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况；以及适于根据本方法控制牙科加工系统的控制装置。检测装置优选地通过声学传感器检测基于碰撞声音的信号。替代地，可以通过分别使用速度传感器、加速度传感器、振动传感器、力传感器、扭矩传感器或供电电流传感器来检测相应牙科工具的速度、加速度、振动或作用在相应牙科工具上的力、扭矩或至相应牙科工具的工具电机的供电电流。参考值可以用在信号的检测中。
根据本发明，牙科加工系统优选地具有适于读取牙科耗材上的信息标签的读取装置，其中牙科耗材具有RFID标签、QR码、条形码等。替代地，牙科加工系统可以具有用户接口，用于输入关于牙科耗材的信息。
根据本发明，控制装置可以在加工开始之前、加工暂停时或牙科坯料加工之后选择性地发起碰撞。并且检测装置相应地检测信号。碰撞优选地在机器舱关闭时被发起。由此，可以初始标识每个牙科耗材的类型和/或状况。可以在加工之间或加工结束时监视牙科工具的状况。关于牙科工具磨损状况的信息可以经由用户接口显示给用户和/或存储在数据库中。
本发明还提供了一种具有计算机可读代码的计算机程序，用于使得基于计算机的牙科加工系统实行本发明的方法步骤。该计算机程序还可以包括用于实现经训练的人工智能的算法。本发明还提供了一种存储计算机程序的计算机可读数据存储装置。
附图说明
在后续描述中，将通过使用示例性实施例并参考附图更详细地描述本发明的另外方面和有利效果，其中
图1是示出通过根据本发明实施例的方法检测的信号中任意时刻的频率分布的幅度的图；
图2是示出通过根据本发明实施例的方法检测的信号的相对于时间的频率谱的频谱图；
图3是根据本发明实施例的牙科加工系统的牙科工具机的示意性局部视图。
附图中示出的附图标记标示如下面列出的元素，并且将在示例性实施例的后续描述中被提及：
1.牙科工具机
2.牙科坯料
2a.轴
3.牙科工具
4.驱动单元
4a.臂
4b.轴。
图3示出了根据实施例的牙科加工系统的牙科工具机（1）。牙科工具机（1）包括：包括牙科坯料（2）和牙科工具（3）的耗材；两个驱动单元（4），每个驱动单元可移动地保持用于加工牙科坯料（2）的对应侧的牙科工具（3）；牙科坯料保持器，用于相对于牙科工具（3）可相对移动地保持牙科坯料（2）；以及检测装置，用于检测指示牙科工具（3）与牙科坯料（2）或牙科坯料保持器碰撞的信号。每个驱动单元（4）具有轴（4b）和径向固定到轴（4b）的臂（4a）。每个轴（4b）可以通过相应驱动单元（4）的驱动机构在z轴上移动。每个臂（4a）可以通过驱动机构绕z轴移动。牙科工具（3）分别安装到每个臂（4a）中的一个或多个工具电机。牙科坯料（2）联接到轴（2a），该轴（2a）可以通过另一驱动机构在y轴上移动并绕y轴旋转。该牙科加工系统进一步包括用于实现经训练的人工智能的装置，该经训练的人工智能适于分析检测到的信号并基于该分析标识每个牙科耗材的类型和/或状况；以及适于根据本发明的方法控制牙科加工系统的控制装置。本方法也可以应用于具有与图3中图示的不同的运动结构的牙科工具机。
本发明的方法用于标识牙科耗材的目的，所述牙科耗材包括配备到牙科工具机（1）中的牙科坯料（2）和牙科工具（3）中的至少一个。该方法包括：使牙科工具（3）与牙科工具机（1）的牙科坯料（2）或牙科坯料保持器碰撞的步骤；检测指示碰撞的信号的步骤；通过经训练的人工智能分析检测到的信号的步骤；以及基于该分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况的步骤。为了碰撞，缓慢旋转的牙科工具（3）沿着通过自由轴限定的方向x、y、z针对牙科坯料（2）或牙科坯料保持器相对移动，如图3中所示。
在实施例中，在分析步骤中，将傅立叶变换应用于信号，以生成包括频率谱对照时间的频谱图。图1示出了碰撞期间检测到的信号中任意时刻的频率分布的幅度。图2示出了频谱图，即检测到的信号相对于时间的频率谱。频谱图用作碰撞的指纹，以基于对市场上可获得的耗材的经验研究来标识耗材的类型和状况。耗材的类型包括例如材料和几何特性，并且优选地包括制造商。数据库用于关于制造商等的信息。耗材的状况包括例如牙科工具的磨损程度和牙科坯料的收缩。磨损程度可以用百分比示出。例如，100%指示新的牙科工具（3），并且0%指示完全磨损的牙科工具（3）。
在实施例中，用麦克风记录碰撞噪声，以生成指示碰撞的信号。信号优选地被馈送到两个并联连接的（模拟）滤波器：1x高通滤波器，1x低通滤波器。比较器将低通滤波器后的电平与高通滤波器后的电平进行比较。取决于比较器的输出，牙科坯料（2）的材料可以被分类为陶瓷或塑料。因此，在分析信号的步骤中，高通滤波器和低通滤波器可以附加地或分离地用在经训练的人工智能的框架中。
在实施例中，经训练的人工智能通过软件、即通过计算机实现的算法实现。经训练的人工智能可以替代地通过硬件来实现。经训练的人工智能通过经训练的神经网络、优选地经训练的卷积神经网络来实现。
在实施例中，控制装置进一步适于在加工开始之前发起碰撞。替代地或附加地，控制装置可以在加工暂停时和/或在牙科坯料加工之后发起碰撞。检测装置进一步适于相应地检测信号。
在实施例中，检测装置适于基于碰撞的声音通过声学传感器检测信号。替代地，检测装置可以适于分别通过速度传感器、加速度传感器、振动传感器、力传感器、扭矩传感器或供电电流传感器，基于相应牙科工具（3）的速度、加速度、振动或作用在相应牙科工具（3）上的力、扭矩或至牙科工具（3）的工具电机的供电电流来检测信号。该速度优选地是牙科工具（3）的旋转速度。本文中，速度、加速度和力可以沿着对应于牙科工具机（1）的自由度的x、y、z方向中的任一个方向测量。参考值/阈值也可以用在信号预处理的检测中。
在实施例中，牙科加工系统可以进一步包括适于读取牙科耗材上的信息标签的读取装置。在该实施例中，牙科耗材可以具有RFID标签、QR码、条形码等。信息标签可以包括关于牙科耗材的规格的信息，诸如类型、制造商、生产日期、材料、几何形状、当前剩余使用寿命等。读取装置可以是RF收发器、光收发器、相机等。在该实施例中，该方法进一步包括：读取牙科耗材的一个或多个信息标签的步骤；基于读取的信息识别每个牙科耗材的类型和/或状况的步骤；以及验证识别与标识的一致性的步骤。在该实施例中，根据稍后将解释的场景，标识可以用于通过验证来保障识别。
在实施例中，牙科加工系统进一步包括用于输入关于牙科耗材的信息的用户接口。用户接口优选地位于牙科工具机（1）上。替代地，用户接口可以通过连接到牙科工具机（1）的PC来实现。在该实施例中，该方法进一步包括：通过用户接口将关于牙科耗材的信息输入到牙科工具机（1）中的步骤；基于输入的信息识别每个牙科耗材的类型和/或状况的步骤；以及验证识别与标识的一致性的步骤。此外，在该实施例中，如上面提及的，标识可以用于通过验证来保障识别。
在实施例中，出于保障牙科工具机的操作的目的，在上面提及的场景的框架中，该方法进一步包括如果验证不一致，则为了安全性禁止加工的步骤。在该实施例中，该方法进一步包括如果耗材适合于加工并且附加地验证一致，则允许加工的步骤。
在实施例中，用户可以检查标识，并且如果必要则经由用户接口来校正它。在该实施例中，该方法进一步包括允许操作者检查标识的正确性并且如果必要则校正标识的步骤。
在实施例中，出于保障牙科工具机的操作的目的，在上面提及的场景的框架中，该方法进一步包括如果根据用户检查，标识是不正确的，则为了安全性禁止加工的步骤。在该实施例中，该方法进一步包括如果耗材适合于加工并且附加地根据用户检查标识是正确的，则允许加工的步骤。
在实施例中，该方法进一步包括基于检测到的信号和识别来训练人工智能的步骤。在替代实施例中，该方法进一步包括基于检测到的信号和经校正的标识来训练人工智能的步骤。由此，训练阶段可以通过用户或操作者来监督并经受校正。在训练阶段中，频谱图用作碰撞的指纹来标识耗材的类型和状况。此外，可以使用可获得耗材的身份和规格的数据库。

Claims (21)

1.一种标识牙科耗材的方法，所述牙科耗材包括配备到牙科工具机（1）中的牙科坯料（2）和牙科工具（3）中的至少一个，所述方法包括：
使牙科工具（3）与牙科工具机（1）的牙科坯料（2）或牙科坯料保持器碰撞的步骤；
检测指示碰撞的信号的步骤，
其特征在于，进一步包括：
通过经训练的人工智能分析检测到的信号的步骤；和
基于所述分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
分别读取牙科耗材的一个或多个信息标签的步骤；
基于读取的信息识别每个牙科耗材的类型和/或状况的步骤；和
验证识别与标识的一致性的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信息标签是RFID标签、QR码或条形码；并且在读取步骤中，RF收发器或光收发器/接收器相应地用于读取信息标签。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
通过用户接口将关于一个或多个牙科耗材的信息输入到牙科工具机（1）中的步骤；
基于输入的信息识别每个牙科耗材的类型和/或状况的步骤；和
验证识别与标识的一致性的步骤。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果验证不一致，则禁止加工的步骤。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果耗材适合于加工并且验证一致，则允许加工的步骤。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：允许操作者检查标识的正确性并且如果必要则校正标识的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果标识不正确，则禁止加工的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果耗材适合于加工并且根据操作者标识是正确的，则允许加工的步骤。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：基于检测到的信号和经校正的标识来训练人工智能的步骤。
11.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：基于检测到的信号和识别来训练人工智能的步骤。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在分析步骤中，将傅立叶变换应用于信号，以生成包括频率谱对照时间的频谱图。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，经训练的人工智能通过计算机实现的算法基于神经网络来实现。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在分析步骤中，使用经训练的卷积神经网络。
15.一种包括计算机可读代码的计算机程序，用于使得基于计算机的牙科加工系统实行根据权利要求1至14中任一项的方法步骤。
16.一种存储根据权利要求15的计算机程序的计算机可读数据存储装置。
17.一种牙科加工系统，包括：
牙科工具机（1），其包括：
耗材，包括牙科坯料（2）和牙科工具（3）中的至少一个；
一个或多个驱动单元（4），每个驱动单元（4）可移动地保持至少一个牙科工具（3），用于加工牙科坯料（2）的对应侧；
牙科坯料保持器，用于相对于牙科工具（3）可相对移动地保持至少一个牙科坯料（2）；
检测装置，用于检测指示牙科工具（3）与牙科坯料（2）或牙科坯料保持器碰撞的信号，
其特征在于，进一步包括：
用于实现经训练的人工智能的装置，所述经训练的人工智能适于分析所述信号并基于所述分析标识至少一个牙科耗材的类型和/或状况；和
控制装置，适于根据权利要求1至14中任一项中限定的方法控制牙科加工系统。
18.根据权利要求17所述的牙科加工系统，其特征在于，所述检测装置进一步适于检测基于碰撞声音的信号、或相应牙科工具（3）的速度、加速度、振动、或作用在相应牙科工具（3）上的力、扭矩、或至相应牙科工具（3）的牙科工具电机的供电电流。
19.根据权利要求17或18所述的牙科加工系统，其特征在于，进一步包括：读取装置，适于读取牙科耗材上的信息标签，其中所述牙科耗材具有RFID标签、QR码或条形码。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的牙科加工系统，其特征在于，进一步包括用于输入关于牙科耗材的信息的用户接口。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的牙科加工系统，其特征在于，所述控制装置进一步适于在加工开始之前、加工暂停时或牙科坯料加工之后发起碰撞，并且所述检测装置进一步适于相应地检测所述信号。
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