CN209543395U - 利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，通过驱动电机带动安装于牙齿夹具上的透明根管牙齿模型连续匀速运转，再通过线阵相机组件扫描拍摄透明根管牙齿模型的周侧面的图像，可以获得牙齿模型根管的侧面一周的图像数据，通过面阵相机组件拍摄透明根管牙齿模型顶部的根管髓室顶的图像，可以获得根管的髓室图像数据，这样，通过两幅图像数据，就可以完整获得根管治疗评价所需的整颗牙齿模型中的根管的形状数据，大大降低了后续的软件图像分析工作量和计算时间。因此，本实用新型能够用于口腔教学中对根管治疗结果进行日常的客观评价，且使用便捷、外观小巧、经济上可被普遍承受。

Description

利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置

技术领域

本实用新型涉口腔教学模型技术领域，尤其是涉及一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置。

背景技术

根管治疗是最常见的口腔治疗手术之一，对于龋坏的牙齿，想要保留牙根，根管治疗是必须的。在去除龋坏牙质、拔髓后进行根管治疗。根管治疗通常包括根管预备(包括根管扩大)、根管冲洗、根管充填这几个步骤，每个步骤都有严格的规范和技术要求。在口腔教学中，老师们通常采用天然的离体牙或者模型牙齿来让学生实训。老师们对根管治疗的教学是非常重视的。但是因为模拟牙齿的根管是如此的细小，而且根管是在牙齿内部，这导致老师无法直接用肉眼对学生的根管治疗实训结果进行评价。

对此，现有的市场有两种对策，第一种是提供透明的外面可以看到根管的牙齿模型，其中根管壁被着色，把牙齿模型插到全口的口腔模型里，学生根管治疗实训后，老师把这颗透明的牙齿模型从口腔模型上取下，老师就可以进行评价了，但这种评价只能说是个人视觉上的主观评价，无法做到客观。

第二种就是采用Micro-CT设备来评价，也就是高分辨率的CT扫描，它可以获得微米级分辨率的带根管的牙齿的3D 数据。但是到目前为止，这种设备被市场定位为科研设备，价格非常昂贵；Micro-CT设备的购买使用需要办理相关许可证；使用者需要定期体检，使用者使用过程中需要一定的防护；且 CT扫描获得的数据非常庞大，处理数据需要工作站级别的计算机，在采集的数据基础上还需要勾勒、重建出根管壁轮廓，非常耗时，而且因为材料的原因，勾勒出的轮廓的精准性存疑，这些缺点都注定Micro-CT设备用于学校中学生根管治疗实训作业的日常的客观评价是不现实的。

发明内容

为了上述技术问题，本实用新型提出一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，能够用于口腔教学中对根管治疗结果进行日常的客观评价，且使用便捷、外观小巧、经济上可被普遍承受。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，包括具有水平工作台的机架、牙齿夹具、驱动电机、面阵相机组件、线阵相机组件和零位检测装置，所述驱动电机安装于所述水平工作台的底面，所述驱动电机的电机轴穿过所述水平工作台并与所述牙齿夹具固定连接，透明根管牙齿模型可拆卸安装于所述牙齿夹具的顶部，所述面阵相机组件悬设于所述牙齿夹具的上方，用于拍摄所述牙齿夹具上固定的透明根管牙齿模型顶部的已开髓的根管髓室顶的图像，所述线阵相机组件安装于所述水平工作台的顶面上，用于扫描拍摄由驱动电机带动连续匀速运转的透明根管牙齿模型的周侧面的图像，所述零位检测装置用于检测所述线阵相机组件扫描拍摄所述透明根管牙齿模型的起始位置和终止位置。

进一步的，还包括控制器和计算机，所述零位检测装置反馈检测信号给所述控制器，所述控制器接受来自所述计算机的工作指令，并通过控制接口对所述驱动电机、所述线阵相机组件、所述面阵相机组件进行控制，且通过线阵数据采集卡对所述线阵相机组件扫描拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机，并通过面阵数据采集卡对所述面阵相机组件拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机。

进一步的，所述牙齿夹具包括轴台和安装座，所述水平工作台上设有通孔，所述电机轴中部通过轴套安装于所述通孔内，所述轴台底端安装于所述电机轴的轴头上，所述轴台顶部设有至少两个第一定位柱，所述安装座底部形成有与两个所述第一定位柱一一对应的至少两个第一定位孔，所述安装座顶部设有至少两个第二定位柱，所述透明根管牙齿模型底部形成有与至少两个所述第二定位柱一一对应的至少两个第二定位孔，所述安装座通过所述第一定位柱与所述第一定位孔的插接固定于所述轴台上，所述透明根管牙齿模型通过所述第二定位柱与所述第二定位孔的插接固定于所述安装座上，且至少两个第一定位柱排布呈防呆结构，使所述安装座只能以固定插接方向固定在所述轴台上，至少两个所述第二定位柱排布成防呆结构，使所述透明根管牙齿模型只能以固定插接方向固定在所述安装座上。

进一步的，所述安装座底部设有两个所述第二定位柱，两个所述第二定位柱均为圆柱，且两个所述第二定位柱的直径不同，所述轴台上设有两个所述第一定位柱，两个所述第一定位柱均为圆柱，且两个所述第一定位柱的直径不同。

进一步的，所述零位检测装置包括零位传感器、传感器固定架和零位挡板，所述零位挡板一端安装于所述牙齿夹具一侧，所述传感器固定架安装于所述水平工作台上并位于所述牙齿夹具的一侧，所述零位传感器安装于所述传感器固定架上，所述零位挡板跟随所述牙齿夹具转动过程中，所述零位挡板进入到所述零位传感器的工作区内，所述零位传感器与所述控制器的控制接口电连接。

进一步的，所述驱动电机为闭环步进电机或伺服电机。

进一步的，所述面阵相机组件包括第一固定架、面阵相机、面阵相机镜头和环形光源，所述第一固定架包括第一直立板和第一横向板，所述第一直立板的底端安装于所述水平工作台上，所述第一横向板一侧固接于所述第一直立板上，且所述第一横向板水平设置并延伸至所述牙齿夹具上方，所述面阵相机安装于所述第一横向板上，所述面阵相机镜头安装于所述面阵相机上，所述环形光源安装于所述面阵相机镜头的头部上，所述环形光源的LED灯珠的长轴与所述面阵相机镜头的长轴呈一定角度，使光线斜向透射到所述透明根管牙齿模型的根管髓室。

进一步的，所述线阵相机组件包括第二固定架、线阵相机、线阵相机镜头和条状光源，所述第二固定架包括第二直立板和第二横向板，所述第二横向板安装于所述水平工作台上，所述第二直立板的底端连接于所述第二横向板上，且所述第二直立板竖直设置，所述第二直立板中部具有窗口，所述线阵相机安装于所述第二直立板上，所述线阵相机镜头穿过所述窗口安装于所述线阵相机上，所述条状光源安装于所述水平工作台上或所述第一直立板上，所述条状光源从斜侧向照射所述透明根管牙齿模型的被拍摄面。

进一步的，所述第二横向板上间隔设有两个第一条形槽孔，所述第二横向板通过穿设于所述第一条形槽孔内的第一紧固件与所述水平工作台上对应设置的第一螺纹孔的螺纹连接固定到所述水平工作台上，并通过调节所述第一紧固件在所述第一条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述牙齿夹具的距离进行调节，所述第二直立板的四角位置均设有一个第二条形槽孔，所述线阵相机通过穿设于所述第二条形槽孔内的第二紧固件与所述线阵相机上对应设置的第二螺纹孔的螺纹连接固定到所述第二直立板上，并通过调节所述第二紧固件在所述第二条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述水平工作台的高度进行调节。

进一步的，所述条状光源通过第三固定架安装于所述第一直立板上，所述第三固定架包括第三直立板和第三横向板，所述第三直立板的一侧安装于所述第一直立板上，所述三横向板一侧连接于所述第三直立板上，且所述第三横向板水平设置，所述条状光源顶部安装于所述第三横向板上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，通过驱动电机带动安装于牙齿夹具上的透明根管牙齿模型连续匀速运转，再通过线阵相机组件扫描拍摄透明根管牙齿模型的周侧面的图像，可以获得透明根管牙齿模型中根管的侧面一周的图像数据，通过悬设于牙齿夹具上的面阵相机组件拍摄透明根管牙齿模型顶部的已开髓的根管髓室顶的图像，可以获得根管的髓室图像数据，这样，通过两幅图像数据，就可以完整获得根管治疗评价所需的整颗牙齿模型中的根管的形状数据，大大降低了后续的软件图像分析工作量和计算时间，使得一个班级几十个学生的作业在1～2个小时内就可以评价完成成为可能。相对于传统 Micro-CT设备，本实用新型扫描拍摄装置仅采用一个驱动电机配合一台线阵相机组件就可以获取牙齿模型根管的完整的侧面数据，设计简洁，外观小巧(微波炉大小的尺寸和重量)；调试、校准、维护非常方便，无需防护。此外，本实用新型扫描拍摄装置获取的形状数据，对老师来说是所见即所得，视觉上是完全真实的，而Micro-CT获取的3D数据是基于材料对 X线吸收衰减系数的差别通过一定的算法重建、渲染出来的，后者的边缘识别上和真实视觉边缘识别有偏差，不一定可信。且本实用新型扫描拍摄装置制造成本比Micro-CT低很多，所以有很大的价格优势。

附图说明

图1为本实用新型透明根管牙齿模型的结构示意图；

图2为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置一视角的立体图；

图3为图2中A处放大结构示意图；

图4为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置另一视角的立体图；

图5为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的正视图；

图6为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的后视图；

图7为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的俯视图；

图8为本实用新型中牙齿夹具与透明根管牙齿模型装配的顶部视角图；

图9为本实用新型中牙齿夹具与透明根管牙齿模型装配的底部视角图；

图10为本实用新型中利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的控制框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本实用新型的内容而非限制本实用新型的保护范围。

图1为本实用新型透明根管牙齿模型的结构示意图；图2 为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置一视角的立体图；图3为图2中A处放大结构示意图；图4为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置另一视角的立体图；图5为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的正视图；图6为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的后视图；图7为本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的俯视图；图8为本实用新型中牙齿夹具与透明根管牙齿模型装配的顶部视角图；图9为本实用新型中牙齿夹具与透明根管牙齿模型装配的底部视角图；图10为本实用新型中利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置的控制框图。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，包括具有水平工作台101的机架1、牙齿夹具2、驱动电机3、面阵相机组件4、线阵相机组件5和零位检测装置6，所述驱动电机安装于所述水平工作台的底面，所述驱动电机的电机轴301 穿过所述水平工作台并与所述牙齿夹具固定连接，透明根管牙齿模型7可拆卸安装于所述牙齿夹具的顶部，所述面阵相机组件悬设于所述牙齿夹具的上方，用于拍摄所述牙齿夹具上固定的透明根管牙齿模型顶部的已开髓的根管髓室顶的图像，所述线阵相机组件安装于所述水平工作台的顶面上，用于扫描拍摄由驱动电机带动连续匀速运转的透明根管牙齿模型的周侧面的图像，所述零位检测装置用于检测所述线阵相机组件扫描拍摄所述透明根管牙齿模型的起始位置和终止位置。

上述结构中，通过驱动电机带动安装于牙齿夹具上的透明根管牙齿模型连续匀速运转，再通过线阵相机组件扫描拍摄透明根管牙齿模型的周侧面的图像，可以获得透明根管牙齿模型中根管的侧面一周的图像数据，通过悬设于牙齿夹具上的面阵相机组件拍摄透明根管牙齿模型顶部的已开髓的根管髓室顶的图像，可以获得根管的髓室图像数据，这样，通过两幅图像数据，就可以完整获得根管治疗评价所需的整颗牙齿模型中的根管的形状数据，大大降低了后续的软件图像分析工作量和计算时间，使得一个班级几十个学生的作业在1～2个小时内就可以评价完成成为可能。相对于传统Micro-CT设备，本实用新型扫描拍摄装置仅采用一个驱动电机配合一台线阵相机组件就可以获取牙齿模型根管的完整的侧面数据，设计简洁，外观小巧(微波炉大小的尺寸和重量)；调试、校准、维护非常方便，无需防护。此外，本实用新型扫描拍摄装置获取的形状数据，对老师来说是所见即所得，视觉上是完全真实的，而Micro-CT获取的3D数据是基于材料对X线吸收衰减系数的差别通过一定的算法重建、渲染出来的，后者的边缘识别上和真实视觉边缘识别有偏差，不一定可信。且本实用新型扫描拍摄装置制造成本比Micro-CT低很多，所以有很大的价格优势。

优选的，参见图10，扫描拍摄装置还包括控制器和计算机，所述零位检测装置反馈检测信号给所述控制器，所述控制器接受来自所述计算机的工作指令，并通过控制接口对所述驱动电机、所述线阵相机组件、所述面阵相机组件进行控制，且通过线阵数据采集卡对所述线阵相机组件扫描拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机，并通过面阵数据采集卡对所述面阵相机组件拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机。控制器的物理形式可以是一块与计算机连接的接口线路板，接口线路板的控制接口用于根据设定的程序，触发线阵相机及面阵相机的曝光拍摄、控制驱动电机的运转、控制环形光源及条状光源在拍摄过程中的开启。接口线路板的控制接口还用于接受零位检测装置反馈的检测信号以及接受来自计算机的开始工作的指令，也提供给计算机必要的反馈信息。计算机中安装有图像数据读取软件和图像分析软件，根管治疗实训用的透明根管牙齿模型扫描拍摄装置与图像数据读取软件和图像分析软件组成完整的透明根管治疗牙齿评价系统，用于口腔教学中对根管治疗结果进行日常的客观评价。

优选的，参见图8和图9，所述牙齿夹具包括轴台201和安装座202，所述水平工作台上设有通孔，所述电机轴中部通过轴套203安装于所述通孔内，所述轴台底端安装于所述电机轴的轴头上，所述轴台顶部设有至少两个第一定位柱204，所述安装座底部形成有与两个所述第一定位柱一一对应的至少两个第一定位孔205，所述安装座顶部设有至少两个第二定位柱206，所述透明根管牙齿模型底部形成有与至少两个所述第二定位柱一一对应的至少两个第二定位孔701，所述安装座通过所述第一定位柱与所述第一定位孔的插接固定于所述轴台上，所述透明根管牙齿模型通过所述第二定位柱与所述第二定位孔的插接固定于所述安装座上，且至少两个第一定位柱排布呈防呆结构，使所述安装座只能以固定插接方向固定在所述轴台上，至少两个所述第二定位柱排布成防呆结构，使所述透明根管牙齿模型只能以固定插接方向固定在所述安装座上。这样，通过轴台安装于电机轴的轴头，安装座安装于轴台上，牙齿模型安装于安装座上，驱动电机就可带动牙齿模型360度转动，便于线阵相机组件扫描拍摄牙齿模型的周侧面的图像，其中，通过第一定位柱和第一定位孔的插接，实现了快速将安装座安装于轴台上的功能，且至少两个第一定位柱排布呈防呆结构，限定了安装座在轴台上插接的方向，达到统一安装标准的目的。同样，通过第二定位柱和第二定位孔的插接，实现了快速将透明根管牙齿模型安装于安装座上的功能，且至少两个第二定位柱排布呈防呆结构，限定了透明根管牙齿模型在安装座上插接的方向，达到统一安装标准的目的，有利于不同学生使用的透明根管牙齿模型的评价标准一致。因为，根管有可能是全圆的，会插错方向，每个学生实训用的牙齿模型也是一样的，如果彼此插接的方向不一样，线阵相机组件扫描的起始点不统一，扫描拍摄出来的图像就会没有可比较性。

优选的，安装座的材质为铁磁性金属，所述轴台顶部设有凹槽2011，所述凹槽内安装有磁铁207，通过磁铁对铁磁性金属的安装座进行吸附，可进一步提高安装座与轴台的稳定连接。

优选的，所述安装座底部设有两个所述第二定位柱，两个所述第二定位柱均为圆柱，且两个所述第二定位柱的直径不同，所述轴台上设有两个所述第一定位柱，两个所述第一定位柱均为圆柱，且两个所述第一定位柱的直径不同。这样，通过将两个第一、第二定位柱设计成圆柱并且具有不同的直径，可以起到防止插接方向错误的防呆结构的作用，且便于安装座与透明根管牙齿模型底部对应尺寸设计的两个大小不一的圆柱孔插接，装卸非常方便，也便于轴台与安装座底部对应尺寸设计的两个大小不一的圆柱孔的插接，装卸也非常方便。安装座和牙齿模型的装配形式以及安装座与轴台的装配形式的设计不限于此种，只要是装配精度高、装卸方便、有防止安装错误的防呆特征即可。比如，还可以在安装座底部设计定位柱而在轴台上设计对应尺寸的定位孔，值得特别说明的是：牙齿模型底部的两个圆柱孔，是整个牙齿模型形态数据中唯独的具有机械形态的规则数据，软件可以通过测量这两个圆柱孔的外径和高度数据和实际的这两个圆柱孔的外径和高度尺寸数据来比较，为整个牙齿模型的尺寸来定标，从而可以精确地测量出这个牙齿模型的其他尺寸(包括根管的尺寸)的数据。

优选的，参见图3，所述零位检测装置包括零位传感器 601、传感器固定架602和零位挡板603，所述零位挡板一端安装于所述牙齿夹具一侧，所述传感器固定架安装于所述水平工作台上并位于所述牙齿夹具的一侧，所述零位传感器安装于所述传感器固定架上，所述零位挡板跟随所述牙齿夹具转动过程中，所述零位挡板进入到所述零位传感器的工作区内，所述零位传感器与所述控制器的控制接口电连接。这样，在零位挡板跟随牙齿夹具转动过程中，零位挡板进入到零位传感器的工作区内时，零位传感器就会检测到牙齿夹具(牙齿模型)，因此，就可以将此作为牙齿模型的起始位置和终止位置。因为牙齿夹具会被电机轴带动旋转，为尽可能减小运动中造成的位置偏差，零位挡板被设计装配在牙齿夹具上，以保证零位挡板的转到位置和牙齿模型及牙齿夹具的转到位置完全一致。零位传感器可以采用光电限位开关或者是机械接触开关。优选的，这里使用了光电限位开关，参见图，示例出了一种U型光电限位开关，光电限位开关的工作区为U型夹口，光轴从U型侧壁一侧壁指向另一侧壁，将U型夹口水平设置，并使零位挡板穿过U型夹口，就可以检测到零位挡板；零位传感器与控制器的控制接口电连接，就可以输出检测信号给控制器读取。安装在牙齿夹具上的零位挡板运动到挡住光电限位开关的光轴的位置，即为线阵相机开始拍摄的零位。线阵相机从零位开始曝光拍摄，根据预先设定的图像分辨率，设定驱动电机每步旋转的最小角度，驱动电机每旋转一步，线阵相机拍摄一条图像，驱动电机旋转360度，线阵相机把先后拍摄的条状图像拼接成完整的一幅二维图像。

传感器固定架用于固定零位传感器，在装置调试阶段，传感器固定架可用来调节传感器的位置。比如，传感器固定架可以设计成L型，L型的竖向部分用于安装固定零位传感器，通过紧固件就可以将零位传感器固定在L型的竖向部分上，L型的横向部分用于安装于水平工作台上，具体结构为L型的横向部分上形成有条形孔，通过穿设于条形孔内的紧固件(比如螺栓)与水平工作台上设定的螺纹孔的配合，将传感器固定架锁固到水平工作台上，并可以调节传感器固定架相对于牙齿夹具的相对位置。

优选的，所述驱动电机为闭环步进电机或伺服电机。优选的，用于带动牙齿夹具及牙齿模型的旋转，在旋转的过程中，用线阵相机组件扫描拍摄牙齿模型完整的360度侧面的图像，伺服电机的运转可以由控制器来控制。

优选的，参见图2，所述面阵相机组件包括第一固定架 401、面阵相机402、面阵相机镜头403和环形光源404，所述第一固定架包括第一直立板4011和第一横向板4012，所述第一直立板的底端安装于所述水平工作台上，所述第一横向板一侧固接于所述第一直立板上，且所述第一横向板水平设置并延伸至所述牙齿夹具上方，所述面阵相机安装于所述第一横向板上，所述面阵相机镜头安装于所述面阵相机上，所述环形光源安装于所述面阵相机镜头的头部上，所述环形光源的LED灯珠的长轴与所述面阵相机镜头的长轴呈一定角度，使光线斜向透射到所述透明根管牙齿模型的根管髓室。

面阵相机，可以采用常见的方形CCD、CMOS感光器的工业相机，用于拍摄透明根管牙齿模型顶的已开髓的根管髓室顶。用于评价时只拍一张图像用于后续的图像分析比较，以补充线阵相机没法拍到的角度、面阵相机通过第一固定架悬设于牙齿夹具上，面阵相机的曝光触发信号由控制器提供，面阵相机的图像数据通过控制器的面阵数据采集卡输送到外置的计算机中进行图像处理分析。

面阵相机镜头，配合面阵相机、被拍摄牙齿的大小来选型，要求光路系统首先保证有一定的景深、其次是使牙齿模型在整个图像视野中占比尽可能大，这样可获得最清晰的图像。面阵相机镜头优选可电动控制对焦的定焦镜头，因为定焦镜头在相同成本下可获得更优的图像质量，另外为获得更为清晰、高分辨率的不同深度方向(也就是不同对焦面)的图像，可以由控制器来控制电动对焦到前后不同平面，获得不同平面的几张图像，通过后续的软件处理把这几张图像合成为一种超大景深的图像进行分析和评价，这样结果会更精确。

环形光源固定在面阵相机镜头的头部，环形光源的LED 灯珠的长轴与镜头长轴呈一定角度，光线斜向透射到牙齿模型的髓室，可获得更好的照明效果。控制器控制环形光源在拍摄过程中的开启，以节省电源。

优选的，参见图2，所述线阵相机组件包括第二固定架 501、线阵相机502、线阵相机镜头503和条状光源504，所述第二固定架包括第二直立板5011和第二横向板5012，所述第二横向板安装于所述水平工作台上，所述第二直立板的底端连接于所述第二横向板上，且所述第二直立板竖直设置，所述第二直立板中部具有窗口，所述线阵相机安装于所述第二直立板上，所述线阵相机镜头穿过所述窗口安装于所述线阵相机上，所述条状光源安装于所述水平工作台上或所述第一直立板上，所述条状光源从斜侧向照射所述透明根管牙齿模型的被拍摄面。

上述结构中，线阵相机是工业相机中的一类，它的光感像素和面阵相机不同，只有一排或者两排像素，每排的像素数可以很多，这样分辨率可以做的很高、视野可以做得很大。这种相机每次曝光产生一条图像，依靠电机带动被测物体的连续均速运动，线阵相机同步连续曝光产生一系列条状图像，最后自动拼接成一幅非常长的图像。在本实用新型中，利用了线阵相机的这个特点，我们用它来拍摄由驱动电机带动连续匀速运转的透明根管牙齿模型的侧面图像，结果只生成一幅图像，就靠着一幅图像能够完全表现透明根管牙齿模型的根管的360度的完整侧面。后续的图像分析软件只要对这幅图像进行评价即可，从而大大减少了图像分析的计算量。线阵相机的触发信号由控制器给出，线阵相机的图像数据通过控制的数据采集卡输出到外置的计算机进行图像处理分析。

线阵相机镜头配合线阵相机、被拍摄牙齿的大小来选型，特别需要说明的是，因为拍摄的图像在深度方向应保证一定的清晰度，因此在光路系统的设计上要首先保证有一定景深、其次是使牙齿模型在整个图像视野中占比尽可能大，这样可获得最清晰的图像。线阵相机优选可电动控制对焦的定焦镜头，因为定焦镜头在相同成本下可获得更优的图像质量，另外为获得更为清晰、高分辨率的不同深度方向(也就是不同对焦面)的图像，可以由控制器来控制电动对焦到前后不同平面，获得不同平面的几张图像，通过后续的软件处理把这几张图像合成为一张超大景深的图像再进行分析和评价，这样结果会更精确。

本实用新型扫描拍摄装置采用可控的电动对焦镜头，可在同一方向、不同深度拍摄多幅图像，以供软件合成一张超景深的高分辨率图像，图像视觉上的分辨率可以超过Micro-CT。

线阵相机的第二固定架，用于固定线阵相机及线阵相机镜头，在装置调试阶段，固定架可用来调节线阵相机前后、上下的位置。以便牙齿能在图像的中心区域、及调整物距。优选的，优选的，参见图2和图7，所述第二横向板上间隔设有两个第一条形槽孔5013，所述第二横向板通过穿设于所述第一条形槽孔内的第一紧固件5014与所述水平工作台上对应设置的第一螺纹孔的螺纹连接固定到所述水平工作台上，并通过调节所述第一紧固件在所述第一条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述牙齿夹具的距离进行调节，所述第二直立板的四角位置均设有一个第二条形槽孔5015，所述线阵相机通过穿设于所述第二条形槽孔内的第二紧固件5016与所述线阵相机上对应设置的第二螺纹孔的螺纹连接固定到所述第二直立板上，并通过调节所述第二紧固件在所述第二条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述水平工作台的高度进行调节。这样，通过第一紧固件与第一螺纹孔的螺纹连接，可以将第二固定架锁固到水平工作台上，通过调节第一紧固件在第一条形槽孔内的位置，可以线阵相机相对牙齿夹具的距离进行调节。同样，通过第二紧固件与第二螺纹孔的螺纹连接，可以将线阵相机锁固到第二固定架上，通过调节第二紧固件在第二条形槽孔内的位置，可以对线阵相机相对水平工作台的高度进行调节。

线阵相机的条状光源安装于水平工作台上或第一直立板上，条状光源用于从斜侧向照射透明根管牙齿模型的被拍摄面，以提供较好的照明效果。控制器控制条状光源在拍摄过程中的开启，以节省电源。条状光源可以通过固定架安装到水平工作台上或第一直立板上，优选的，参见图6和图7，条状光源通过第三固定架505安装于所述第一直立板上，所述第三固定架包括第三直立板5051和第三横向板5052，所述第三直立板的一侧安装于所述第一直立板上，所述第三横向板一侧连接于所述第三直立板上，且所述第三横向板水平设置，所述条状光源顶部安装于所述第三横向板上。优选的，条状光源通过固定架可以在装置调试阶段，调节线阵相机光源的位置。比如，同样，可以在第三固定架的第三直立板上设置条形槽孔5053，通过紧固件5054与螺纹孔的螺纹连接，可实现将第三固定架锁固到第一直立架上的同时，通过调节紧固件在条形槽孔内的位置，可以对条状光源相对水平工作台的高度进行调节。

优选的，本实用新型利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置这台装置的使用过程如下：

首先，根据学校老师提出的牙位、髓室形态、根管数量、根管形态和根管尺寸，采用计算机辅助设计技术设计出牙齿模型形态，牙齿模型因为只用于根管治疗的实训和评价，所以根管的髓室顶是敞开的(如图1所示，示意出的牙齿是16#牙位，三个牙根)。同时，以这个牙齿模型的数据为基础，设计和制造出这个牙齿模型专门的牙齿夹具，包括安装座和轴台。

然后，可以采用计算机辅助制造技术，3d打印出透明的、里面有根管特征的牙齿模型；也可以先设计制作出这个透明的牙齿模型的成型模具，成型模具可以是硅胶模具，也可以是金属的注射模具，利用成型模具来生产牙齿模型。就目前的制造特点来说，金属注塑模具的生产效率、精度更高，为优选。

接着，对透明根管牙齿模型内部的根管壁进行染色，一般染成红色，这样透明的牙齿模型里面的根管的图像对比度很高，根管边缘容易被识别。

再接着，把这个牙齿模型插入到牙齿夹具的安装座上后，再将安装座插接到预先固定在电机轴上的轴台上，以进行扫描拍摄，获得两幅图像：一幅是利用面阵相机拍摄的牙齿模型顶部的髓室底的照片；另一幅是利用线阵相机拍摄的牙齿模型侧面360度的图像，这里称为原始根管图像。

老师和学生们分别利用根管壁染色过的牙齿模型进行根管治疗(含根管扩大的手术)实训，实训结果的牙齿模型在此称为根管扩大牙齿模型。在根管扩大的手术中，操作者会把先前被染色的根管壁磨掉，使根管径扩大。因此，根管扩大后牙齿的根管在冲洗后根管壁要被重新染色。

把老师和学生们的根管扩大牙齿模型再次放到牙齿夹具上进行扫描拍摄，同样获得各两副图像。老师的称为教师根管图像，学生的称为学生根管图像。

安装在计算机上的根管治疗评价软件，以原始根管图像、教师根管图像为基准，学生根管图像与之比较，根据预先设定的临床上的根管治疗评价的规范来设定权重，对学生的根管图像进行打分。最终获得对学生实训结果的客观的、量化的评价，并通过图示对学生提出指导和改善意见。

上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，包括具有水平工作台(101)的机架(1)、牙齿夹具(2)、驱动电机(3)、面阵相机组件(4)、线阵相机组件(5)和零位检测装置(6)，所述驱动电机安装于所述水平工作台的底面，所述驱动电机的电机轴(301)穿过所述水平工作台并与所述牙齿夹具固定连接，透明根管牙齿模型(7)可拆卸安装于所述牙齿夹具的顶部，所述面阵相机组件悬设于所述牙齿夹具的上方，用于拍摄所述牙齿夹具上固定的透明根管牙齿模型顶部的已开髓的根管髓室顶的图像，所述线阵相机组件安装于所述水平工作台的顶面上，用于扫描拍摄由驱动电机带动连续匀速运转的透明根管牙齿模型的周侧面的图像，所述零位检测装置用于检测所述线阵相机组件扫描拍摄所述透明根管牙齿模型的起始位置和终止位置。

2.根据权利要求1所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，还包括控制器和计算机，所述零位检测装置反馈检测信号给所述控制器，所述控制器接受来自所述计算机的工作指令，并通过控制接口对所述驱动电机、所述线阵相机组件、所述面阵相机组件进行控制，且通过线阵数据采集卡对所述线阵相机组件扫描拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机，并通过面阵数据采集卡对所述面阵相机组件拍摄的图像数据进行采集并反馈给所述计算机。

3.根据权利要求1所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述牙齿夹具包括轴台(201)和安装座(202)，所述水平工作台上设有通孔，所述电机轴中部通过轴套(203)安装于所述通孔内，所述轴台底端安装于所述电机轴的轴头上，所述轴台顶部设有至少两个第一定位柱(204)，所述安装座底部形成有与两个所述第一定位柱一一对应的至少两个第一定位孔(205)，所述安装座顶部设有至少两个第二定位柱(206)，所述透明根管牙齿模型底部形成有与至少两个所述第二定位柱一一对应的至少两个第二定位孔(701)，所述安装座通过所述第一定位柱与所述第一定位孔的插接固定于所述轴台上，所述透明根管牙齿模型通过所述第二定位柱与所述第二定位孔的插接固定于所述安装座上，且至少两个第一定位柱排布呈防呆结构，使所述安装座只能以固定插接方向固定在所述轴台上，至少两个所述第二定位柱排布成防呆结构，使所述透明根管牙齿模型只能以固定插接方向固定在所述安装座上。

4.根据权利要求3所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述安装座底部设有两个所述第二定位柱，两个所述第二定位柱均为圆柱，且两个所述第二定位柱的直径不同，所述轴台上设有两个所述第一定位柱，两个所述第一定位柱均为圆柱，且两个所述第一定位柱的直径不同。

5.根据权利要求2所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述零位检测装置包括零位传感器(601)、传感器固定架(602)和零位挡板(603)，所述零位挡板一端安装于所述牙齿夹具一侧，所述传感器固定架安装于所述水平工作台上并位于所述牙齿夹具的一侧，所述零位传感器安装于所述传感器固定架上，所述零位挡板跟随所述牙齿夹具转动过程中，所述零位挡板进入到所述零位传感器的工作区内，所述零位传感器与所述控制器的控制接口电连接。

6.根据权利要求2所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述驱动电机为闭环步进电机或伺服电机。

7.根据权利要求2所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述面阵相机组件包括第一固定架(401)、面阵相机(402)、面阵相机镜头(403)和环形光源(404)，所述第一固定架包括第一直立板(4011)和第一横向板(4012)，所述第一直立板的底端安装于所述水平工作台上，所述第一横向板一侧固接于所述第一直立板上，且所述第一横向板水平设置并延伸至所述牙齿夹具上方，所述面阵相机安装于所述第一横向板上，所述面阵相机镜头安装于所述面阵相机上，所述环形光源安装于所述面阵相机镜头的头部上，所述环形光源的LED灯珠的长轴与所述面阵相机镜头的长轴呈一定角度，使光线斜向透射到所述透明根管牙齿模型的根管髓室。

8.根据权利要求7所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述线阵相机组件包括第二固定架(501)、线阵相机(502)、线阵相机镜头(503)和条状光源(504)，所述第二固定架包括第二直立板(5011)和第二横向板(5012)，所述第二横向板安装于所述水平工作台上，所述第二直立板的底端连接于所述第二横向板上，且所述第二直立板竖直设置，所述第二直立板中部具有窗口，所述线阵相机安装于所述第二直立板上，所述线阵相机镜头穿过所述窗口安装于所述线阵相机上，所述条状光源安装于所述水平工作台上或所述第一直立板上，所述条状光源从斜侧向照射所述透明根管牙齿模型的被拍摄面。

9.根据权利要求8所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述第二横向板上间隔设有两个第一条形槽孔(5013)，所述第二横向板通过穿设于所述第一条形槽孔内的第一紧固件(5014)与所述水平工作台上对应设置的第一螺纹孔的螺纹连接固定到所述水平工作台上，并通过调节所述第一紧固件在所述第一条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述牙齿夹具的距离进行调节，所述第二直立板的四角位置均设有一个第二条形槽孔(5015)，所述线阵相机通过穿设于所述第二条形槽孔内的第二紧固件(5016)与所述线阵相机上对应设置的第二螺纹孔的螺纹连接固定到所述第二直立板上，并通过调节所述第二紧固件在所述第二条形槽孔内的位置对所述线阵相机相对所述水平工作台的高度进行调节。

10.根据权利要求8所述的利用透明根管牙齿模型实训的评价用扫描拍摄装置，其特征在于，所述条状光源通过第三固定架(505)安装于所述第一直立板上，所述第三固定架包括第三直立板(5051)和第三横向板(5052)，所述第三直立板的一侧安装于所述第一直立板上，所述三横向板一侧连接于所述第三直立板上，且所述第三横向板水平设置，所述条状光源顶部安装于所述第三横向板上。