DE4232606A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer dreidimensionalen Struktur der Innenoberfläche von Negativformen zur Anfertigung von Prothesen für menschliche Gliedmaßen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer dreidimensionalen Struktur der Innenoberfläche von Negativformen zur Anfertigung von Prothesen für menschliche GliedmaßenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung
einer dreidimensionalen Struktur der Innenoberfläche von
Negativformen zur Anfertigung von Prothesen für mensch
liche Gliedmaßen, bei denen die Oberfläche nach einem
vorbestimmten Schema abgetastet und dem Abtastschema
entsprechende Abtastwerte als Steuerwerte für Bearbei
tungsmaschinen für die Endanfertigung der Prothese
dienen.
Es ist allgemein bekannt, daß die Herstellung von
Prothesen für menschliche Gliedmaßen trotz vielfältig
ster technischer Fortschritte in weiten Bereichen
Handarbeit ist, die von speziell ausgebildeten Personen,
die in der Regel Orthopädiemechaniker sind, ausgeübt
wird. So wird beispielsweise zur Anfertigung einer
Prothese bei einer Oberschenkel- oder einer Unterschen
kelamputation vom verbleibenden Beinstumpf zunächst eine
Negativform, beispielsweise aus Gips, hergestellt und
von dieser Negativform wiederum eine Positivform, die in
der Regel wiederum aus Gips besteht. Anhand der Positiv
form, die ein in bezug auf ihre äußere Struktur im
wesentlichen naturgetreues Abbild des Extremitäten
stumpfes, an das eine Prothese angepaßt werden soll,
darstellt, erfolgt in rein handwerklicher Arbeit ent
sprechend der vorgegebenen natürlichen Form des Glied
maßenstumpfes unter Berücksichtigung von Korrekturmaß
nahmen, die der Orthopädiemechaniker in bezug auf
Gewebeteile und Knochenvorsprünge vornimmt, die Anfer
tigung der Prothese.
Es bedarf keines weiteren Hinweises, daß die bisherige
Art der Anfertigung von Prothesen für menschliche
Gliedmaßen unter Berücksichtigung der vorangehend
aufgeführten Arbeitsschritte und der sich daraus erge
benden Probleme einer wirklich individuellen Anpassung
der Prothese an den Gliedmaßenstumpf schwierig, zeit
aufwendig und in der Regel mit nicht zufriedenstellenden
Ergebnissen für den Prothesenträger erfolgt. Dabei ist
zu bedenken, daß beispielsweise über die Prothese,
beispielsweise bei einer Ober- oder Unterschenkelampu
tation des menschlichen Beines, erhebliche Kräfte
aufgenommen werden müssen, die wiederum vom Beinstumpf
übertragen werden müssen. Unter Berücksichtigung des
Umstandes, daß der Extremitätenstumpf sehr berührungs-
bzw. schmerzempfindlich ist, müssen durch den Prothe
senbauer erhebliche Anstrengungen unternommen werden, um
die Prothese für den Träger verwendbar zu machen, d. h.
diese an der Innenoberfläche derart auszugestalten, daß
prothesenbedingte Behinderungen weitgehend vermieden
werden.
Um zumindest teilweise eine dem Originalstumpf des
entsprechenden menschlichen Gliedmaßes entsprechende
dreidimensionale Oberflächenstruktur der Prothese zu
erzeugen, hat man versucht, von einer Negativform, die
von dem Gliedmaßenstumpf angefertigt wurde, mittels nach
einem vorbestimmten Abtastschema geführte, mit Gleit
rollen versehene Abtastorgane über die Innenoberfläche
einer Negativform zu führen und dabei in einem verhält
nismäßig großen Raster der Topographie der Innenober
fläche der Negativform entsprechende Werte abzunehmen,
die als Steuerwerte für Bearbeitungseinrichtungen,
beispielsweise numerisch gesteuerte Fräsmaschinen
dienten. Diese bekannte Art der Werteermittlung hat
jedoch den erheblichen Nachteil, daß sie extrem ungenau
ist und derart hergestellte Prothesen in jedem Falle auf
langwierige Weise manuell nachbearbeitet werden mußten,
um sie tatsächlich tragbar zu machen.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit
dem auf sehr genaue Weise die Topographie der Innen
oberfläche von Negativformen für die Anfertigung von
Prothesen erfaßt werden kann, so daß mit diesen Abtast
werten gesteuerte Bearbeitungseinrichtungen hochgenau
entsprechend der Negativform die Innenoberfläche von
Prothesen entsprechend der natürlichen Vorgabe des
Extremitätenstumpfes anfertigen können, das einfach
ausführbar ist und das vorrichtungsseitig zur Ausführung
des Verfahrens einen verhältnismäßig geringen appara
tiven Aufwand benötigt, so daß die Vorrichtung zur
Ausführung des Verfahrens einfach und kostengünstig
herstellbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem Verfahren dadurch, daß
die Abtastung der Oberfläche mittels Laserlichts er
folgt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im
wesentlichen darin, daß die Verwendung von Laserlicht
zur Abtastung der Innenoberfläche der Negativform eine
nahezu beliebig hohe Auflösung der dreidimensionalen
Struktur der Innenoberfläche gestattet, anders als das
bisher bekannte Verfahren, bei dem das rollengeführte
Abtastorgan nur eine sehr grobe Auflösung ermöglicht und
nur ungenaue Abtastwerte ergibt.
Vorteilhafterweise wird das Laserlicht derart zur
Ermittlung der Struktur der Innenoberfläche der Nega
tivform eingesetzt, daß von der Oberfläche der Negativ
form reflektierten Laserlicht von einem Lichtempfänger
zeilenartig erfaßt und gespeichert wird. Die Erfassung
zeilenartiger Informationen über die Struktur der
Innenoberfläche gestattet einen sehr genauen Aufschluß
über die Oberflächenstruktur, insbesondere auch der
Änderung der Oberflächenstruktur benachbart zum jeweils
zuletzt ermittelten Wert, d. h. es sind Abtastwerte mit
hoher Auflösung auf einfache Weise ermittelbar. Durch
die zeilenartige Speicherung dieser Information sind
folglich jederzeit Werte für die Berechnung der später
erfolgenden Gesamtinnenstruktur und für Steuerungsalgo
rithmen für nachgeschaltete Fräsmaschinen verfügbar.
Grundsätzlich gilt, daß das Laserlicht für den Abtast
vorgang auf beliebige Weise die gesamte dreidimensionale
Struktur der Innenoberfläche der Negativform nach einem
vorbestimmten Schema ermitteln kann. Es hat sich jedoch
als vorteilhaft erwiesen, das Laserlicht für den Ab
tastvorgang im wesentlichen axial zu einer durch die
Negativform verlaufenden gedachten Achse zu verschieben
und dabei vorzugsweise kontinuierlich oder schrittweise
die Verschiebung erfolgen zu lassen.
Dabei kann das Laserlicht beispielsweise im wesentlichen
längs der gesamten Oberfläche von der Eingangsöffnung zu
einer Ausgangsöffnung der Negativform spaltenartig
verschoben werden, um dabei kontinuierlich oder schritt
weise Abtastwerte zu ermitteln. Ist eine Spalte im
vorbeschriebenen Sinne ermittelt worden, wird das
Laserlicht relativ um die Achse um einen geringen
Winkelbetrag entsprechend der gewünschten Auflösung
gedreht und eine spaltenmäßige Ermittlung der Abtast
werte erfolgt dann im vorbeschriebenen Sinne in der
nächsten Spalte.
Um jedoch das Verfahren einfach auszugestalten, hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, die Negativform für den
Abtastvorgang im wesentlichen um eine - durch die Nega
tivform verlaufende gedachte Achse herumzudrehen, d. h.
eine zeilenmäßige Ermittlung der Abtastwerte im Sinne
eines Vollkreises um die Achse herum durchzuführen. Auch
dieses kann vorteilhafterweise kontinuierlich oder aber
auch schrittweise erfolgen. Sind die Abtastwerte eines
Vollkreises ermittelt worden, kann das Laserlicht
entsprechend der gewünschten Auflösung um einen be
stimmten Betrag axial zur Achse verschoben werden, wobei
nachfolgend wiederum durch kreisförmige Abtastung die
nächsten Abtastwerte ermittelt werden.
Als ganz besonders vorteilhaft hat es sich jedoch
erwiesen, durch eine Überlagerung einer axialen Ver
schiebung und einer kreisförmigen Bewegung des Laser
lichts längs der bzw. um die Achse die Abtastwerte zu
ermitteln, d. h. längs der Achse der Negativform voll
führt das Laserlicht zur Ermittlung der Abtastwerte eine
spiralförmige Bewegung, so daß fortlaufend von der
Eingangsöffnung bis zur Ausgangsöffnung der Negativform
die topographische Struktur der Innenoberfläche der
Negativform ermittelt werden kann.
Eine Vorrichtung, mit der das vorbeschriebene Verfahren
ausgeführt werden könnte, ist vorteilhafterweise dadurch
gekennzeichnet, daß das Laserlicht, das im wesentlichen
radial zu einer durch die Negativform verlaufenden Achse
aus einer Lichtaustrittsöffnung austritt, auf die
Oberfläche der Negativform gerichtet wird und von dort
als reflektiertes Laserlicht in einen Lichtempfänger
gelangt, der das Laserlicht zeilenartig erfaßt und
speichert.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im
wesentlichen darin, daß das Laserlicht ohne aufwendige
Fokussierungsmaßnahmen unmittelbar in den Innenraum der
Negativform, d. h. in eine unmittelbar Nähe der Innen
oberfläche gebracht und auf diese gerichtet werden kann,
wobei das von der Oberfläche dann reflektierte Laser
licht auf einfache Weise wiederum auf den Lichtempfän
ger, der unmittelbar im Innenraum der Negativform
angeordnet sein kann, zurückgeführt wird. Der apparative
Aufwand dieser Vorrichtung ist somit verhältnismäßig
gering, wobei durch mechanische Abtasteinrichtungen
zwangsweise in unterschiedlichem Grad verfälschte
Abtastwerte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
völlig ausgeschlossen werden und somit durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung auf einfache und hochgenaue
Weise Abtastwerte mit an sich beliebig hoch einstellba
rer bzw. wählbarer Auflösung ermittelt werden können.
Grundsätzlich kann die Lichtquelle für das Laserlicht
unmittelbar vor Ort im Innenraum der Negativform ange
ordnet werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft
erwiesen, das Laserlicht von einer abgesetzt von der
Lichtaustrittsöffnung angeordneten Lichtquelle erzeugen
zu lassen, d. h. lediglich auf geeignete Weise die
Lichtaustrittsöffnung im Innenraum der Negativform
anzuordnen, so daß auch ohne Schwierigkeiten Negativ
formen für Prothesen mit kleinen lateralen Querschnit
ten, beispielsweise Armprothesen oder Prothesen für
kindliche Gliedmaßen angefertigt werden können.
Von besonderem Vorteil ist es, den Lichtempfänger im
wesentlichen durch eine Zeilenkamera auszubilden, die
als fertiges Empfängerelement kostengünstig verfügbar
ist und die an ihrer Ausgangsschnittstelle ohne weiteres
einem Rechner oder dergleichen zur Weiterbearbeitung
verwendbare Signale liefert.
Bei einer weiteren anderen vorteilhaften Ausgestaltung
der Vorrichtung ist wenigstens die Lichtaustrittsöffnung
an einem stangenförmigen Organ angeordnet, das längs der
Achse gesteuert verschiebbar ist. Diese Ausgestaltung
gestattet eine einfache Verschiebbarkeit der Lichtaus
trittsöffnung von einem Ort außerhalb des Innenraums der
Negativform aus, wobei diese Ausgestaltung darüber
hinaus noch den Vorteil hat, daß die Steuerungseinrich
tungen, weil abgesetzt anzuordnen, für Reparatur,
Wartungs- und Austauschzwecke gut zugänglich sind. Zudem
wird die Ausrichtung des Laserstrahls im Innenraum der
Negativform nicht behindert, auch nicht bei kompli
zierten Oberflächenstrukturen von Negativformen.
Zur Ermittlung der Abtastwerte nach einem vorbestimmten
Schema kann die Lichtaustrittsöffnung des Laserlichts
selbst bei fest angeordneter Negativform zur spaltenmä
ßigen bzw. kreisförmig zeilenmäßigen Abtastung der
Innenoberfläche gedreht werden.
Bei einer weiteren, noch anderen vorteilhaften Ausge
staltung der Vorrichtung wird jedoch die Negativform von
einer drehbar um die Achse der Negativform antreibbaren
Halteeinrichtung aufgenommen, so daß die Lichtaus
trittsöffnung für das Laserlicht in einer vorbestimmten
Position im Innenraum positioniert werden kann und
lediglich in Richtung der Achse verfahren zu werden
braucht, während beispielsweise die Kreisbewegung des
Laserlichts zur Ermittlung der Abtastwerte durch Drehung
der Negativform über die Halteeinrichtung erfolgt. Diese
Ausgestaltung gestattet eine verhältnismäßig einfache,
kostengünstige Realisierbarkeit der Vorrichtung, da
keine Maßnahmen getroffen zu werden brauchen, die eine
störungsfreie Übertragung des Laserlichts bzw. Übertra
gung elektrischer Impulse bzw. Steuersignale und dergl.
über Schleifringe und dergl. gewährleisten.
Besonders vorteilhaft ist es, in Abhängigkeit der
Drehung der Negativform eine vorbestimmte Anzahl von
Steuerimpulsen über einen mit der Achse der Halteein
richtung gekoppelten Drehgeber zu erzeugen, wobei pro
erzeugtem Steuerimpuls eine Zeile des durch das Laser
licht hervorgerufenen, in Lichtempfänger erfaßten Bildes
erfaßt und gespeichert wird. Auf diese Weise kann auf
einfache Art beispielsweise eine einfache
Synchronisation zwischen Drehung und der Auslösung einer
Bilderfassung erfolgen.
Grundsätzlich ist die Verschiebbarkeit und/oder die
Verdrehbarkeit der Vorrichtung bzw. des Laserlichts im
Innenraum der Negativform zur Ermittlung der Struktur
von deren Innenoberfläche wahlweise einstellbar und/oder
steuerbar. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen,
beispielsweise das Laserlicht längs der Achse um 2 mm
bei spiralförmiger Abtastung der Innenoberfläche zu
verschieben und dabei pro Vollkreis 158 Abtastwerte zu
ermitteln. Es sind aber auch beliebige andere geeignete
Verschiebungs- und Verdrehungsgrößen denkbar und ein
stellbar.
Um einen präzisen Ablauf der Erfassung der Abtastwerte
der Negativform gewährleisten zu können, ist es schließ
lich vorteilhaft, die Steuerung, Erfassung, Auswertung
und Aufbereitung der für die möglicherweise angeschlos
sene Bearbeitungseinrichtung zu liefernden Werte bzw.
Signale rechnergestützt erfolgen zu lassen. Durch die
Flexibilität, die dabei ein Softwareprogramm bietet, ist
es möglich, die Steuerung, die Auswertung und auch die
gewünschte Auflösung variabel zu gestalten, wobei auch
die Darstellung der ermittelten Werte anhand einer
Anzeige auf einem Bildschirm, ggf. auch auf einem
Drucker sinnvoll und hilfreich ist, um Eingriffsmöglich
keiten aufgrund von außen vorzunehmender Korrekturen der
anzufertigenden Prothese auf der Grundlage der Innen
oberfläche der Negativform vornehmen zu können.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach
folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus
führungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 in der Seitenansicht eine Negativform, die auf
einer drehbaren Halteeinrichtung befestigt ist,
wobei in den Innenraum der Negativform ein
stangenförmiges Organ hineinragt, aus dem aus
einer Lichtaustrittsöffnung Laserlicht austritt
und das von der Innenoberfläche reflektierte
Laserlicht auf einen auf dem stangenförmigen
Organ angeordneten Lichtempfänger in Form
einer Zeilenkamera auftrifft, und
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines beispielhaften
Aufbaus der Vorrichtung, mit der das Verfahren
ausführbar ist.
Eine Negativform 11, die beispielsweise aus Gips auf
bekannte Weise von einem Extremitätenstumpf menschlicher
Gliedmaßen hergestellt worden ist, ist in Fig. 1 darge
stellt und dient der Anfertigung einer Prothese. Die
Negativform 11 weist eine Innenoberfläche 12 auf, deren
topographische Struktur mit der Vorrichtung 10 ermittelt
werden soll. Dabei wird die Negativform 11 auf einer
Halteeinrichtung 22 befestigt, die in Fig. 1 lediglich
schematisch dargestellt ist. In den Innenraum 110 der
Negativform 11 wird ein stangenförmiges Organ 30 einge
führt, das an seinem bezogen auf die Darstellung von
Fig. 1 vertikal unteren Ende eine Lichtaustrittsöffnung
17 aufweist.
Die Halteeinrichtung 22 ist entsprechend dem Pfeil 27 um
eine Achse 16, die eine gedachte Achse durch die Nega
tivform 11 darstellt, drehbar, wobei das stangenförmige
Organ 30 axial zur Achse 16 in Richtung des Pfeiles 26
hin und her bewegbar ist. Aus der Lichtaustrittsöffnung
17 tritt von einer Lichtquelle 20 herrührendes Laser
licht 15 aus, wird an der Innenoberfläche 12 der
Negativform 11 reflektiert und trifft als reflektiertes
Laserlicht 18 wiederum auf einen Lichtempfänger 21. Der
Lichtempfänger 21, der beispielsweise aus einer mit
einem Objektiv ausgerüsteten Zeilenkamera bestehen kann,
ist oberhalb der Sichtaustrittsöffnung 17 auf dem
stangenförmigen Organ 30 angeordnet.
Die in Fig. 2 in Form eines Blockschaltbildes gezeigte
beispielhafte Gesamtkonfiguration der Vorrichtung 10
umfaßt die um die Achse 16 drehbare Halteeinrichtung 22
sowie das stangenförmige Organ 30, aus dem Laserlicht 15
auf vorbeschriebene Weise austritt und bei der das
reflektierte Laserlicht 18 auf ebenfalls vorbeschrie
bene Weise auf den Lichtempfänger 21 auftrifft. Das
stangenförmige Organ 30 ist auf geeignete Weise zur
Führung des Laserlichts 15 mit der auf an sich bekannte
Weise ausgebildeten Lichtquelle 20 verbunden.
Mittels eines Softwareprogrammes kann so beispielsweise
festgelegt werden, daß eine vorbestimmte ?Positionsmarke
in diesem Koordinatensystem, beispielsweise dargestellt
durch am linken Bildrand eines Bildschirmes 24 eines
Rechners 23, auf den Mittelpunkt der Drehachse 16 ausge
richtet ist. In Abhängigkeit der sich über der Drehung
der Halteeinrichtung 22 ändernden Topographie der
Innenoberfläche 12 der Negativform 11 ändert sich der
zeilenförmig erfaßte und gespeicherte Abtastwert 13 vom
linken Bildrand, d. h. je weiter sich der Reflektions
punkt von der Achse 16 befindet, um so weiter entfernt
sich der optisch auf dem Bildschirm 24 des Rechners 23
? . Ein mit der Halteeinrichtung 22 verbundener Dreh
geber 19 liefert bei der Drehung der Halteeinrichtung 22
um die Achse 16 pro Umdrehung eine vorbestimmte Zahl von
Steuerimpulsen, beispielsweise 158 Steuerimpulse, die
über hier nicht dargestellte Mittel, beispielsweise eine
Gabellichtschranke erfaßt werden. Diese Steuerimpulse
werden auf dem Lichtempfänger 21 gegeben, so daß, um bei
diesem Beispiel zu bleiben, ein Bild bei 158 Abtastwerte
13 bzw. Zeilen erfaßt, gespeichert und auf dem Bildschirm
dargestellt wird.
Grundsätzlich wird somit nach jedem ermittelten Abtast
wert 13 die Halteeinrichtung 22 um die Achse 16 in
Richtung des Pfeiles um ein vorgegebenes Winkelmaß
gedreht und entsprechend der gewünschten Vorgaben ein
weiterer Abtastwert 13 ermittelt und wiederum gespei
chert. Die Drehung der Halteeinrichtung 22 in Richtung
des Pfeiles 27 kann sowohl kontinuierlich als auch
schrittweise erfolgen, wobei in vorbestimmten Zeitab
ständen dabei der Lichtempfänger 21 bzw. die Zeilenkamera
31 veranlaßt wird, entsprechend der momentanen Stellung
der Lichtaustrittsöffnung 17 einen entsprechenden
Abtastwert 13, d. h. eine Zeile zu erfassen und zu
speichern.
Ist entsprechend einer Vollkreisbewegung der Halteein
richtung 22 eine vorgegeben große Abtastwertemenge
ermittelt und gespeichert worden, kann das stangen
förmige Organ über eine Steuerungseinrichtung 28 in
Richtung des Pfeiles 26 verschoben werden, worauf dann
wiederum eine Ermittlung aller Abtastwerte 13 auf der
jetzt mit dem Laserlicht 15 beaufschlagten Innenober
fläche 12 ermittelt wird. Die Drehung der Halteein
richtung 22 erfolgt dabei ebenfalls über eine Steue
rungseinrichtung 29. Die Steuerungseinrichtungen 28 und
29 können derart betrieben werden, daß eine Überlagerung
der Bewegung des stangenförmigen Organs 30 und der
Halteeinrichtung 22 erfolgt, so daß eine spiralförmige
Abtastung der Innenoberfläche 12 von der oberen Öffnung 32
zur unteren Öffnung 33 der Negativform erfolgt,
beispielsweise mit einer Steigung von 2 mm pro Umdre
hung. Dabei werden fortwährend, entsprechend der ge
wünschten Auflösung, Abtastwerte 13 ermittelt und
gespeichert.
Durch einen Rechner 23 kann, softwareunterstützt, über
eine Tastatur der gesamte Vorgang der Ermittlung der
Abtastwerte 13 gesteuert werden, und zwar die Verschie
bungsschritte des stangenförmigen Organs 30 längs der
Richtung des Pfeiles 26, die Geschwindigkeit der Drehung
der Halteeinrichtung 22 längs des Pfeiles 27, die Folge
der Ermittlung der Abtastwerte 13 pro Zeit. Durch die
Vorrichtung 10 wird beim bestimmungsgemäßen Betrieb somit
bei einer Auswertung der vom Lichtempfänger 21 Zeile für
Zeile erhaltenen Abtastwerte 13 der Radius (Entfernung
zum linken Bildrand bei der Dauerstellung auf dem
Bildschirm 24) die Zeilennummer (entsprechend dem Winkel
in (360/158)) und die Steigung (2 mm pro Umdrehung)
geliefert, wobei sich aus diesen Parametern ein dreidi
mensionaler Körper entsprechend der Topographie der
Innenoberfläche der Negativform 11 errechnen läßt.
Auch die Aufbereitung der Abtastwerte 13 in Signale 130,
die unmittelbar eine Bearbeitungseinrichtung 14 steuern,
beispielsweise eine Kopierfräsmaschine, mit der, quasi
im on-line-Betrieb, eine Prothese entsprechend der
ermittelten Abtastwerte der Negativform hergestellt
wird, kann durch den gleichen Rechner erfolgen.
Dabei ist es auch möglich, zunächst alle Abtastwerte 13
einer Negativform 11 zu speichern und auf einem Bild
schirm 24 und/oder ggf. auf einem Drucker darzustellen,
so daß, wiederum softwareunterstützt, unmittelbar
Korrekturen in bezug auf die Topographie der
Innenoberfläche 12 der Negativform für die spätere
Anfertigung der Prothese vorgenommen werden können, um
beispielsweise Knochenvorsprüngen, Sehnen bzw. be
stimmten Weichteilstrukturen des Extremitätenstumpfes,
an den die Prothese angepaßt werden soll, Rechnung
tragen zu können, bevor die Prothese dann mit der
Bearbeitungseinrichtung 14 endgültig hergestellt wird.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung
11 Negativform
110 Innenraum
12 Innenoberfläche
13 Abtastwert
130 Signal
14 Bearbeitungseinrichtung
15 Laserlicht
16 Achse
17 Lichtaustrittsöffnung
18 reflektiertes Laserlicht
19 Drehgeber
20 Lichtquelle
21 Lichtempfänger
22 Halteeinrichtung
23 Rechner
24 Bildschirm
25 Tastatur
26 Pfeil
27 Pfeil
28 Steuerungseinrichtung
29 Steuerungseinrichtung
30 stangenförmiges Organ
32 Öffnung
33 Öffnung
11 Negativform
110 Innenraum
12 Innenoberfläche
13 Abtastwert
130 Signal
14 Bearbeitungseinrichtung
15 Laserlicht
16 Achse
17 Lichtaustrittsöffnung
18 reflektiertes Laserlicht
19 Drehgeber
20 Lichtquelle
21 Lichtempfänger
22 Halteeinrichtung
23 Rechner
24 Bildschirm
25 Tastatur
26 Pfeil
27 Pfeil
28 Steuerungseinrichtung
29 Steuerungseinrichtung
30 stangenförmiges Organ
32 Öffnung
33 Öffnung
Claims (14)
1. Verfahren zur Ermittlung einer dreidimensionalen
Struktur der Innenoberfläche von Negativformen zur
Anfertigung von Prothesen für menschliche Gliedmaßen,
bei denen die Oberflächen nach einem vorbestimmten
Schema abgetastet und dem Abtastschema entsprechende
Abtastwerte als Steuerwerte für Bearbeitungseinrich
tungen für die Endanfertigung der Prothese dienen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung der Oberfläche
mittels Laserlichts erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Oberfläche der Negativform reflektiertes
Laserlicht von einem Lichtempfänger erfaßt und zeilen
artig gespeichert wird.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß das Laserlicht für den
Abtastvorgang im wesentlichen axial zu einer durch die
Negativform verlaufenden gedachten Achse verschoben
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebung kontinuierlich oder schrittweise
erfolgt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform für
den Abtastvorgang im wesentlichen um eine durch die
Negativform verlaufenden gedachte Achse herum gedreht
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebung kontinuierlich oder schrittweise
erfolgt.
7. Vorrichtung zur Ermittlung einer dreidimensionalen
Struktur der Innenoberfläche von Negativformen zur
Anfertigung von Prothesen für menschliche Gliedmaßen,
bei dem die Oberfläche nach einem vorbestimmten Schema
abgetastet und dem Abtastwert entsprechend ermittelte
Abtastwerte als Steuerwerte für Bearbeitungseinrich
tungen für die Endfertigung der Prothese dienen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Laserlicht (15), das im wesent
lichen radial zu einer durch die Negativform (11)
verlaufenden Achse (16) aus einer Lichtaustrittsöffnung
(17) austritt, auf die Oberfläche (12) der Negativform
(11) gerichtet wird und von dort als reflektiertes
Laserlicht (18) auf einen Lichtempfänger (21) gelangt,
der das Laserlicht (18) zeilenartig erfaßt und spei
chert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laserlicht (15) von einer abgesetzt von der
Lichtaustrittsöffnung (19) angeordneten Lichtquelle (20)
erzeugt wird.
9. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 7
oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger
(21) im wesentlichen durch eine Zeilenkamera gebildet
wird.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß meistens die Lichtaus
trittsöffnung (19) an einem stangenförmigen Organ (21)
angeordnet ist, das längs der Achse (16) gesteuert ver
schiebbar ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativform (11)
von einer drehbar um die Achse (16) der Negativform (11)
antreibbaren Halteeinrichtung (22) aufnehmbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß in Abhängigkeit der Drehung der Negativform
eine vorbestimmte Anzahl von Steuerungsimpulsen über mit
der Achse (16) der Halteeinrichtung (22) gekoppelten
Drehgeber (19) erzeugbar ist, wobei pro erzeugtem
Steuerimpuls eine Zeile des durch das Laserlicht (18)
hervorgerufenen, im Lichtempfänger (21) erfaßten Abtast
wertes (13) erfaßt und gespeichert wird.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebbar
keit und/oder die Verdrehbarkeit wahlweise einstellbar
und/oder steuerbar ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung
rechnergestützt erfolgt.
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