DE3810455A1 - Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien raeumlichen erfassung eines unregelmaessigen koerpers - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien raeumlichen erfassung eines unregelmaessigen koerpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur berührungsfreien räumlichen Erfassung eines
unregelmäßigen Körpers, insbesondere eines Zahnes oder
einer Zahnreihe, wobei der Körper mehrere von jeweils einer
Lichtquelle aus schattenlos bestrahlbare Teiloberflächen
aufweist.
Ein solches Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt
(Neue Zürcher Zeitung, 1. Oktober 1986, Nr. 227, Seite
65). Bei diesem bekannten Verfahren wird auf den zu
erfassenden Körper ein regelmäßiges Streifenmuster,
bestehend aus abwechselnd hellen und dunklen Streifen
projiziert. Der derart beleuchtete Körper, insbesondere
ein Zahn, wird über einen zweiten Strahlengang unter einem
Parallaxwinkel auf einem Lichtempfänger abgebildet. Hierzu
dient ein Bildsensor. Durch die unterschiedlichen
Blickwinkel von der das Streifenmuster erzeugenden
Lichtquelle einerseits und der Empfangseinheit andererseits
wird das parallel auf den Körper treffende Streifenmuster
entsprechend der Topographie der Körperoberfläche
moduliert (Prinzip der Triangulation).
Das vom Bildsensor aufgenommene Signal wird im Anschluß
daran elektronisch weiterverarbeitet und man erhält auf
diese Weise Informationen über den Körper in allen drei
Koordinatenrichtungen in Form eines dreidimensionalen
Reliefbildes. Allerdings weist dieses aus dem Stand der
Technik bekannte Verfahren folgenden Nachteil auf:
Durch die unregelmäßige Gestalt des Körpers weist dieser
im allgemeinen Oberflächenbereiche auf, die von einer
einzigen Lichtquelle aus nicht bestrahlbar sind. Diese
Bereiche werden infolgedessen bei der Bilderfassung nicht
berücksichtigt. Andererseits sind gerade solche Bereiche,
die z. B. unterhalb eines Vorsprungs oder beispielsweise
bei einem Zahn im Bereich der Austrittsstelle des Zahnes
aus dem Zahnfleisch liegen, für die Bilderfassung ebenso
wichtig wie die anderen Bereiche. Daher ist eine
vollständige Erfassung eines Körpers, der solche
abgeschatteten Bereiche enthält, mit Hilfe des aus dem
Stand der Technik bekannten Verfahrens nicht möglich.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
derart weiterzuentwickeln, daß sämtliche Bereiche der
Oberfläche eines unregelmäßigen Körpers erfaßbar und mit
möglichst geringem Zeitaufwand darstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gelöst, daß mehrere, jeweils einer Teiloberfläche
zugeordnete spaltförmige Lichtstrahlen gemeinsam entlang
der Längsrichtung des Körpers bewegt werden und daß die
Koordinatenwerte für die einzelnen Teiloberflächen, die
aus dem Abbild des spaltförmigen Lichtstrahls auf der
jeweiligen Teiloberfläche, welches von jeweils einem der
Teiloberfläche zugeordneten Lichtempfänger empfangen wird,
gewonnen werden, zu Koordinatenwerten des gesamten Körpers
zusammengesetzt und weiterverarbeitet werden, und durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, daß jeder
Teiloberfläche eine Aufnahmeeinheit zur Erfassung ihrer
räumlichen Koordinaten zugeordnet ist, daß eine sich in
Längsrichtung des Körpers erstreckende und gegenüber diesem
ortsfeste Halteeinheit vorgesehen ist, entlang der die
Aufnahmeeinheiten der Teiloberflächen gemeinsam verfahrbar
sind, und daß die Aufnahmeeinheiten mit einer
Auswerteeinheit derart verbunden sind, daß die Koordinaten
der Teiloberflächen zu Koordinatenwerten der Oberfläche des
gesamten Körpers zusammensetzbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß
infolge der mehreren jeweils einer Teiloberfläche
zugeordneten Aufnahmeeinheiten alle Bereiche der
interessierenden Oberfläche des Körpers ausgeleuchtet und
somit optisch erfaßt werden. Alle Aufnahmeeinrichtungen
bilden gegenüber dem Körper eine Einheit, so daß die von
ihnen ermittelten Teilbilder zu einem Gesamtbild des
unregelmäßigen Körpers zusammengesetzt werden kann. Die
somit erfaßten Koordinaten des Körpers können mit Hilfe
bekannter Techniken, beispielsweise computergraphischer
Methoden weiterbearbeitet und als Grundlage zur
computergestützten Konstruktion bzw. Fertigung verwendet
werden.
Dadurch, daß die elektronische Verarbeitung der
aufgenommenen Koordinaten bereits während der Bewegung der
Aufnahmeeinrichtungen entlang des Körpers erfolgt und die
Daten schrittweise ergänzt werden, ergibt sich ein
erheblicher zeitlicher Vorteil gegenüber bekannten
Techniken.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die
Geschwindigkeit und somit die Auflösung der Bewegung der
Lichtstrahlen veränderbar ist. Gegenüber dem Stand der
Technik, bei dem durch den festgelegten Abstand der Streifen
des Streifenmusters stets eine gleiche Abtastgeschwindigkeit
vorhanden ist, ergibt sich erfindungsgemäß die Möglichkeit,
Bereiche des Körpers, die besonders hoch aufzulösen sind,
durch entsprechend langsames Bewegen der Lichtstrahlen genau
zu erfassen. Andererseits können Bereiche, die im Sinne der
Meßaufgabe nur zweitrangig interessieren, schneller
durchfahren werden, womit sich insgesamt ein erheblicher
Zeitvorteil bei der Bilderfassung ergibt.
Insbesondere bei der Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens für die Erfassung von Zahnreihen ist es
vorteilhaft, wenn die Koordinatenbestimmung von Bereichen
des Körpers, die nicht von den jeweiligen Lichtstrahlen
erfaßt werden können, wie z. B. die Kontaktflächen zweier
aneinandergrenzender Zähne, durch Approximation unter
Berücksichtigung der zu den Kontaktflächen benachbarten
Koordinatenwerten erfolgt. Hierdurch können auch die Stellen
der Oberfläche des Körpers, die der Erfassung direkt nicht
zugänglich sind, wenigstens näherungsweise rekonstruiert
werden.
Wenn die Aufnahmeeinheit eine unter einem festen Winkel
gegenüber der Haltevorrichtung abstrahlende Lichtquelle und
einen flächenhaften Lichtempfänger enthält, läßt sich der
feinmechanische Aufwand des zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Gegenstandes weitgehend vereinfachen.
Bewegbar müssen dann nur noch die miteinander gekoppelten
Aufnahmeeinrichtungen gegenüber der fest am zu erfassenden
Körper angebrachten Haltevorrichtung sein. Eine Bewegung der
Lichtquelle selbst ist dabei nicht erforderlich.
Zweckmäßigerweise wird die Lichtquelle so eingestellt, daß
die ihr zugeordnete Teiloberfläche möglichst senkrecht auf
dem Lichtstrahl steht, so daß eine gute Lichtausbeute
erreicht wird.
Vorzugsweise eignet sich für die Lichtquelle eine
Laserdiode, die sichtbares Licht emittiert und für den
Lichtempfänger ein CCD-Element. Die genannten Elemente
weisen einerseits die für den Anwendungsfall erforderliche
hohe Präzision auf, andererseits sind sie aber durch ihre
zunehmende Verwendung in der letzten Zeit verhältnismäßig
preiswert geworden.
Zur Erzeugung des spaltförmigen Lichtstrahles wird
vorzugsweise ein der Lichtquelle zugeordnetes optisches
Fokussiersystem verwendet. Hierdurch wird der Strahl
in der gewünschten Weise geformt, ohne daß wie bei
herkömmlichen Blenden, Streueffekte an den Blendenöffnungen
auftreten können.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier
jeweils 90 Grad zueinander versetzte Aufnahmeeinheiten
vorgesehen. Dises Ausführungsbeispiel eignet sich
besonders zur optischen Erfassung von Zähnen bzw.
Zahnreihen als Vorbereitung zur Herstellung einer
Zahnprothese. Durch die Anordnung der vier Aufnahmeeinheiten
werden alle wesentlichen Bereiche des Zahnes erfaßt.
Wenn die Aufnahmeeinheiten mittels einer Antriebseinheit
gemeinsam verfahrbar sind, die in Form eines Schrittmotors
ausgeführt ist, ergibt sich eine gute Reproduzierbarkeit der
Bewegung und somit ein hohes Auflösungsvermögen.
Dabei ist es zusätzlich von Vorteil, wenn die
Antriebseinheit von der Auswerteeinheit ansteuerbar ist,
so daß die Geschwindigkeit der Antriebseinheit in
Abhängigkeit von der geforderten Auflösungsgenauigkeit für
die Oberfläche veränderbar ist. Dann kann von der
Bedienungsperson festgelegt werden, welche Bereiche des
Körpers besonders genau aufzulösen sind und diese werden
dann entsprechend langsamer durchfahren. Durch die
Ansteuerung durch die Auswerteeinheit läßt sich dieses
Verfahren weitgehend automatisieren.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht darin,
daß die Wellenlängen der in den einzelnen
Aufnahmeeinrichtungen verwendeten Lichtstrahlen
unterschiedlich sind, so daß das von einer bestimmten
Lichtquelle ausgesandte Licht ausschließlich von dem dieser
Lichtquelle zugeordneten Empfangseinrichtung detektiert
wird. Somit lassen sich unerwünschte Signalstreuungen von
einer Aufnahmeeinrichtung zur anderen wirksam vermeiden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich
auch dann, wenn eine gegenüber einer ersten Zahnreihe,
insbesondere der Oberkieferzahnreihe, ortsfeste
Bildaufnahmevorrichtung, vorzugsweise eine Videokamera,
vorgesehen ist, mittels der die Relativbewegung der zweiten
Zahnreihe, insbesondere der Unterkieferzahnreihe, gegenüber
der ersten Zahnreihe detektierbar ist und wenn die
Bildaufnahmevorrichtung mit der Auswerteeinheit derart
verbunden ist, daß eine der detektierten Relativbewegung
entsprechende zeitlich veränderliche Zuordnung der
jeweiligen räumlichen Koordinatenwerte der beiden
Zahnreihen erfolgen kann. Hierdurch läßt sich die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gebißanalyse in der
Zahnheilkunde einsetzen. Aufgrund der genau vorbekannten
räumlichen Koordinaten von Oberkiefer bzw. Unterkiefer
einerseits und der durch die Bildaufnahmevorrichtung
optisch ermittelten Relativbewegung beider Zahnreihen
zueinander andererseits ergibt sich eine naturgetreue
Wiedergabe der Gebißfunktion. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahrensweisen, vom Oberkiefer und vom Unterkiefer jeweils
getrennte Abdruckmodelle zu entnehmen und diese dann in
einer einfachen Halterung einander zuzuordnen, läßt sich
durch die Ausgestaltung der Erfindung eine wesentlich höhere
Genauigkeit erzielen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung
dargestellt.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen
Verfahrens in seitlicher Ansicht,
Fig. 2 die Prinzipskizze von Fig. 1 in
Draufsicht,
Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1,
Fig. 4 die Prinzipskizze in Blickrichtung A von
Fig. 2,
Fig. 5 ein Blockschaltbild für die
Aufnahmeeinheit und deren Anschluß an die
Peripherie beim erfindungsgemäßen
Verfahren,
Fig. 6 ein Blockschaltbild der Auswerteeinheit,
Fig. 7 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in
perspektivischer Ansicht,
Fig. 8 eine Modifikation des bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Vorderansicht und
Fig. 9 die Modifikation von Fig. 8 in
Seitenansicht.
Bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten prinzipiellen
Funktionsschema der vorliegenden Erfindung befindet sich ein
räumlich zu erfassender Körper 1 auf einer Grundplatte 2. Mit
Abstand vom Körper 1 sind mehrere Aufnahmeeinheiten 3 a, 3
b, 3 c, 3 d vorgesehen, von denen Lichtstrahlen auf die
Oberfläche des Körpers 1 gerichtet sind. Der Körper 1 hat in
der hier gewählten Darstellung die Form von zwei
aneinandergrenzenden, um jeweils eine Kugelkappe
verringerten Kugeln. Wie die strichlinierte Linie in Fig. 1
andeutet, sind, betrachtet vom Beobachtungspunkt der
Aufnahmeeinrichtung 3 a aus, bestimmte Bereiche der rechten
Kugel durch die linke Kugel abgeschattet. Wie aber aus Fig.
2 hervorgeht, ergibt sich durch die räumliche Anordnung der
Aufnahmeeinheiten 3 a und 3 d eine Bestrahlung der gesamten
Kugeloberfläche durch Überlagerung der vier, den jeweiligen
Aufnahmeeinrichtungen 3 a bis 3 d zugeordneten
Teiloberflächen. Nur der Punkt, an dem die beiden Kugeln
zusammenstoßen, bleibt abgeschattet.
Die genaue Anordnung von Lichtquelle 6 und Empfangseinheit 7
geht aus Fig. 3 hervor. Dabei ist die Lichtquelle 6 unter
einem bestimmten Winkel gegenüber der Grundplatte 2
geneigt, so daß der von ihr auf der Oberfläche erzeugte
Lichtstrahl ein bestimmtes der Topographie der Oberfläche
entsprechendes Muster bildet, das von der Empfangseinheit
7 erfaßt werden kann.
Die Empfangseinheiten 7 der Aufnahmevorrichtungen 3 werden
durch flächenhafte CCD (Charge Coupled Device) Sensoren
gebildet, auf denen die der entsprechende Empfangseinheit
zugeordnete Teiloberfläche des Körpers 1 bei Bestrahlung mit
dem von der Lichtquelle 6 ausgesandten spaltförmigen
Lichtstrahl abgebildet wird. Das Abbild des spaltförmigen
Lichtstrahls erscheint auf der unregelmäßigen
Körperoberfläche im allgemeinen als gekrümmte Linie, aus
deren zweidimensionalen Koordinaten mit Hilfe bekannter
Transformationstechniken die räumlichen Koordinaten der
Körperoberflächen gewonnen werden. Somit ergibt sich mittels
eines jeden der vier CCD-Sensoren der Aufnahmeeinheiten 3 a
bis 3 d das räumliche Bild der entsprechenden Teiloberfläche
des Körpers.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Aufnahmeeinheiten
3 a bis 3 d miteinander gekoppelt und gegenüber einer
Haltevorrichtung 4, die ortsfest gegenüber dem auf der
Grundplatte 2 befindlichen Körper 1 angeordnet ist,
beweglich. Somit ergibt sich eine gemeinsame Bewegung
aller Aufnahmeeinheiten 3 a bis 3 d in Richtung der in Fig.
2 angedeuteten Pfeile. Hierdurch wird schrittweise der
erfaßte Bereich des Körpers in Richtung der
Bewegungsrichtung verlagert.
Die Koordinatenwerte der einzelnen Teiloberflächen werden
im Anschluß daran mittels einer Auswerteeinheit zur
gesamten Oberfläche des Körpers zusammengefaßt.
Die der Auswerteeinheit nachgeordnete Ausgabeeinrichtung
kann beispielsweise ein Bildschirm sein, auf dem der
erfaßte Körper in vorwählbarer Darstellung abgebildet ist.
Da die gesamten räumlichen Koordinaten des Körpers in der
Auswerteeinheit bzw. einer ihr zugeordneten Speichereinheit
abgelegt sind, lassen sich beliebige Darstellungsarten
(flächenhaft, perspektivisch) vorwählen.
Das in Fig. 7 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung bezieht sich auf die Erfassung von Zähnen
8 in einer Zahnreihe. Hierzu sind vier Aufnahmeeinrichtungen
13 a, 13 b, 13 c, 13 d vorgesehen, die 90 Grad zueinander
versetzt parallel zur Okklusionsebene angeordnet sind.
Diese vier Aufnahmeeinrichtungen 13 a bis 13 d sind
untereinander gekoppelt und gegenüber einer
Haltevorrichtung, die fest mit dem der Zahnreihe
zugeordneten Kiefer verbunden ist, beweglich, wie der Pfeil
in Fig. 7 andeutet. Die Richtung der vier
Aufnahmeeinrichtungen ist dabei so gewählt, daß der von der
jeweiligen Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl nahezu
senkrecht auf die ihm zugeordnete Teiloberfläche der
Zahnreihe 8 fällt. Durch diese Anordnung der
Aufnahmeeinheiten lassen sich alle interessierenden Bereiche
eines jeden Zahns, abgesehen von den Kontaktstellen
benachbarter Zähne, bestrahlen und somit erfassen. Die
miteinander gekoppelten Aufnahmeeinrichtungen 13 a bis 13 d
werden mittels eines als Antriebseinheit dienenden
Schrittmotors gegenüber der Halteeinrichtung entlang der
Zahnreihe verschoben.
Die für den Zahnersatz zu präparierenden Zähne müssen am
genauesten erfaßt werden. Daher erfolgt die Bewegung des
Lichtstrahls in diesem Bereich in besonders kleinen
Schritten. Die Zähne des Gegenbisses, sowie auch die dem
Zahnersatz benachbarten Zähne können mit gröberer
Auflösung und daher mit größerer Schrittweite erfaßt
werden.
Im Bereich der Kontaktfläche, d. h. dort, wo der zu
ersetzende Zahn mit den benachbarten Zähnen zusammenstößt,
kann eine direkte optische Erfassung nicht erfolgen. Die
diesem Flächenbereich entsprechenden Koordinaten des
Zahnes werden jedoch erfindungsgemäß mittels eines
Approximationsvorganges aus den im unmittelbaren
Nachbarbereich der Kontaktflächen ermittelten
Koordinatenwerten berechnet. Somit ergibt sich eine
vollständige grafische Erfassung des zu ersetzenden Zahnes.
Mittels computergrafischer Verfahren lassen sich nun
bestimmte interessierende Detailbereiche des Zahnes
vergrößert darstellen, oder die Blickrichtung der
perspektivischen Ansicht des Zahnes auf dem Bildschirm
verändern. Mittels der ermittelten Koordinaten wird
außerdem eine computergestützte Fertigung und Analyse der
Zahnprothese ermöglicht.
Um eine Signalentkopplung der vier Aufnahmeeinrichtungen
13 a bis 13 d voneinander zu ermöglichen, werden für die
von den jeweiligen Lichtquellen ausgesandten Lichtstrahlen
unterschiedliche Wellenlängen verwendet. Dies kann durch
Vorsehen von den Lichtquellen jeweils nachgeordneten
Filtern geschehen. Jeder Bildsensor ist dabei nur für die
Wellenlänge empfindlich, die die in seiner
Aufnahmeeinrichtung vorgesehene Lichtquelle aussendet.
Um eine Verfälschung der Meßergebnisse durch im Mund des
Patienten fließenden Speichel zu reduzieren, ist es
erfindungsgemäß vorgesehen, eine Absaugleitung 9 parallel
zur Zahnreihe anzuordnen, die entlang ihrer Länge einzelne
Löcher aufweist, durch die der Speichel abgesaugt wird.
Auch kann im Bereich der Aufnahmeeinheiten 13 a-13 d eine
Druckluftdüse vorgesehen sein, mittels der der Bereich
zwischen Oberfläche des zu untersuchenden Zahnes und den
jeweiligen Aufnahmevorrichtungen von Feuchtigkeit befreit
wird, durch die die Meßergebnisse verfälscht werden könnte.
Schließlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren
auch für die Erfassung von anderen Bereichen des
menschlichen Körpers einzusetzen, beispielsweise in der
Gesichtschirurgie zur Aufnahme von bestimmten Bereichen des
Gesichtes bzw. des Kopfes. Hierzu muß die Haltevorrichtung
entsprechend an die zu erfassende Gesichtspartie angepaßt
werden.
Es ist aber auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur genauen räumlichen Analyse von Modellen, beispielsweise
von Prototypen in der Konstruktion, einzusetzen.
In den Fig. 8 und 9 ist eine Modifikation des in Fig.
7 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung aufgeführt. Dargestellt sind zwei Zahnreihen 14 a,
14 b, wobei die obere Zahnreihe 14 a der Zahnreihe des
Oberkiefers und die untere Zahnreihe 14 b der Zahnreihe des
Unterkiefers entspricht. Festgekoppelt mit der Zahnreihe
des Oberkiefers 14 a ist eine Aufnahmeeinrichtung 15, bei
der es sich vorzugsweise um eine Videokamera handelt. Der
Ausgang der Videokamera 15 ist mit der in Fig. 6
dargestellten Auswerteeinheit elektrisch verbunden.
Mittels der Videokamera 15 wird die Relativbewegung
zwischen Oberkiefer und Unterkiefer als Bildsignal
aufgenommen. Dieses Bildsignal wird nun der Auswerteeinheit
zugeführt, in der die räumlichen Koordinatenwerte der
Zahnreihen 14 a, 14 b bereits abgespeichert vorliegen.
Entsprechend der von der Kamera 15 aufgenommenen Bewegung
läßt sich somit die Zuordnung der räumliche Koordinatenwerte
der einzelnen Zahnreihen zeitlich variieren. Hierdurch ist
eine naturgetreue Abbildung der Gebißfunktion in der
Auswerteeinheit und dem nachgeschalteten Bildschirm möglich.
Die auf diese Weise erreichbare hochgenaue Gebißanalyse ist
dabei weitaus präziser als die bislang übliche
Abdruckmethode, da die genaue räumliche Zuordnung der
Zahnreihen zueinander analysiert werden kann.
Claims (15)
1. Verfahren zur berührungsfreien räumlichen Erfassung
eines unregelmäßigen Körpers, insbesondere eines Zahnes
oder einer Zahnreihe, der mehrere von jeweils einer
Lichtquelle aus schattenlos bestrahlbare Teiloberflächen
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere, jeweils einer Teiloberfläche zugeordnete
spaltförmige Lichtstrahlen gemeinsam entlang der
Längsrichtung des Körpers (1 a, 1 b, 8, 14 a, 14 b) bewegt
werden und daß die Koordinatenwerte für die einzelnen
Teiloberflächen, die aus dem Abbild des spaltförmigen
Lichtstrahls auf der jeweiligen Teiloberfläche, welches von
jeweils einem der Teiloberfläche zugeordneten Lichtempfänger
(7) empfangen wird, gewonnen werden, zu Koordinatenwerten
des gesamten Körpers zusammengesetzt und weiterverarbeitet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der
Längsbewegung der Lichtstrahlen veränderbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsbewegung der
Lichtstrahlen schrittweise erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Koordinatenbestimmung von unsichtbaren Bereichen der
Teiloberflächen, insbesondere von Kontaktflächen je zweier
Zähne einer Zahnreihe, durch Approximation unter
Berücksichtigung der zu den Kontaktflächen benachbarten
Koordinatenwerte erfolgt.
5. Verfahren zur berührungsfreien räumlichen Erfassung
von Zahnreihen, insbesondere von Oberkiefer- und
Unterkiefer-Zahnreihen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zunächst
eine Erfassung der räumlichen Koordinatenwerte der
einzelnen Zahnreihen (14 a, 14 b) erfolgt und daß
anschließend entsprechend der Relativbewegung der einzelnen
Zahnreihen die Koordinatenwerte der einzelnen Zahnreihen
einander zugeordnet werden.
6. Vorrichtung zur berührungsfreien räumlichen
Erfassung eines unregelmäßigen Körpers, insbesondere einer
Zahnreihe, der mehrere von jeweils einer Lichtquelle aus
schattenlos bestrahlbare Teiloberflächen aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Teiloberfläche eine Aufnahmeeinheit (3 a-3 d, 13 a-13 d) zur
Erfassung ihrer räumlichen Koordinaten zugeordnet ist, daß
eine sich in Längsrichtung des Körpers (1 a, 1 b) erstreckende
und gegenüber diesem ortsfeste Halteeinheit (4) vorgesehen
ist, entlang der die Aufnahmeeinheiten (3 a-3 d, 13 a-13 d) der
Teiloberflächen gemeinsam verfahrbar sind, und daß die
Aufnahmeeinheiten (3 a-3 d, 13 a-13 d) mit einer Auswerteeinheit
derart verbunden sind, daß die Koordinaten der
Teiloberflächen zu Koordinatenwerten der Oberfläche des
gesamten Körpers zusammensetzbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinheit
(3 a-3 d) eine unter einem festen Winkel gegenüber der
Halteeinheit (4) abstrahlende und einen spaltförmigen
Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle (6) sowie einen
flächenhaften Lichtempfänger (7) enthält.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine
sichtbares Licht emittierende Laserdiode (6) und der
Lichtempfänger (7) ein CCD-Element ist.
9. Vorrichtung nach einem der Anprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Lichtquelle (6) ein optisches Fokussiersystem zur Erzeugung
des spaltförmigen Lichtstrahles zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Anprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle (6) punktförmig ist und mittels einer
Bewegungseinheit zur Erzeugung des spaltförmigen
Lichtstrahls oszillierend bewegbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß vier
jeweils etwa 90 Grad zueinander in der in Bewegungsrichtung
liegenden Ebene versetzte Aufnahmeeinheiten (3 a-3 d, 13 a-13 d)
vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmeeinheiten (3 a-3 d, 13 a-13 d) mittels einer als
Schrittmotor ausgebildeten Antriebseinheit (5) gemeinsam
verfahrbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Antriebseinheit (5) von der Auswerteeinheit (8) derart
ansteuerbar ist, daß in Abhängigkeit von der geforderten
Auflösungsgenauigkeit für den Körper die Geschwindigkeit
der Antriebseinheit (5) veränderbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufnahmeeinheiten (3 a-3 d, 13 a-13 d) Lichtquellen (6)
aufweisen, die mit unterschiedlichen Wellenlängen
betreibbar sind, wobei jeder Lichtempfänger (7) nur für
die Wellenlänge der ihm zugeordneten Lichtquelle
empfindlich ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14 für
die Erfassung von Zahnreihen, dadurch
gekennzeichnet, daß eine gegenüber einer
ersten Zahnreihe, insbesondere der Oberkieferzahnreihe
(14 a), ortsfeste Bildaufnahmevorrichtung, vorzugsweise eine
Videokamera (15), vorgesehen ist, mittels der die
Relativbewegung der zweiten Zahnreihe, insbesondere der
Unterkieferzahnreihe (14 b), gegenüber der ersten Zahnreihe
(14 a) detektierbar ist und daß die Bildaufnahmevorrichtung
(15) mit der Auswerteeinheit derart verbunden ist, daß eine
der detektierten Relativbewegung entsprechende zeitlich
veränderliche Zuordnung der jeweiligen räumlichen
Koordinatenwerte der beiden Zahnreihen (14 a, 14 b) erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883810455 DE3810455A1 (de) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien raeumlichen erfassung eines unregelmaessigen koerpers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883810455 DE3810455A1 (de) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien raeumlichen erfassung eines unregelmaessigen koerpers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3810455A1 true DE3810455A1 (de) | 1989-10-05 |
Family
ID=6350866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883810455 Withdrawn DE3810455A1 (de) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien raeumlichen erfassung eines unregelmaessigen koerpers |
Country Status (1)
Country | Link |
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