ES2586594T3 - Método, aparato, medios y señales para producir una representación de un molde - Google Patents

Método, aparato, medios y señales para producir una representación de un molde Download PDF

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Abstract

Método para producir una representación de un molde (580) para formar un artefacto para un cuerpo vivo, teniendo el molde una superficie (200) definida por una pluralidad de puntos de entrada (202) que representan una conformación del molde, caracterizándose el método por: recibir puntos de identificación de entrada de usuario que representan una línea (290) correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre la superficie del molde; identificar regiones (480, 482) que se extienden a lo largo de dicha superficie en lados opuestos de dicha línea; ajustar al menos una coordenada de al menos uno de dicha pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de dichas regiones para alterar la conformación de dicha superficie en dicha al menos una región para producir una representación de superficie modificada; y almacenar dicha representación de superficie modificada en una memoria de ordenador (148) para producir una representación modificada del molde.

Description

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DESCRIPCION
Metodo, aparato, medios y senales para producir una representacion de un molde Antecedentes de la invencion
1. Campo de invencion
Esta invencion se refiere en general a representaciones tridimensionales de objetos y mas particularmente a producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Las protesis y ortesis se producen comunmente a partir de representaciones tridimensionales de una parte del cuerpo de un ser humano o un animal. La representacion tridimensional puede usarse entonces para producir instrucciones para controlar una maquina de tallado que esta configurada para tallar una reproduccion tridimensional de la parte del cuerpo a partir de madera o un material sintetico tal como un bloque de poliuretano.
La reproduccion tridimensional de la parte del cuerpo puede usarse entonces para producir un artefacto que cumpla con las necesidades espedficas de un paciente. Por ejemplo, la reproduccion tridimensional puede usarse directamente para producir una protesis, o indirectamente como molde para formar una ortesis moldeada. Una ortesis es un artefacto que se aplica externamente a una parte del cuerpo para corregir una deformidad, mejorar la funcion o aliviar los smtomas de una enfermedad soportando o ayudando al sistema musculo-neuro-esqueletico. Una protesis es un artefacto que reemplaza a una parte del cuerpo que falta.
La representacion tridimensional de la parte del cuerpo puede producirse usando un escaner optico sin contacto que obtiene imagenes de la parte del cuerpo con un alto nivel de precision. El escaner puede incluir un laser para iluminar la parte del cuerpo con luz estructurada y una camara de video para capturar imagenes de la parte del cuerpo iluminada. Las imagenes capturadas pueden procesarse entonces para extraer coordenadas tridimensionales de la superficie de la parte del cuerpo, que pueden usarse a su vez para producir el artefacto.
Cuando se producen tales artefactos, y en particular cuando se producen ortesis, puede desearse ensanchar algunos de los bordes del artefacto para reducir el rozamiento y/o la abrasion en el borde. Los bordes ensanchados se han producido uniendo prominencias sobre la reproduccion tridimensional en las proximidades de un borde deseado para ensanchar el borde del artefacto moldeado. La colocacion y la union de las prominencias es una tarea manual que esta sometida al error del operario y puede dar como resultado ensanchamientos colocados incorrectamente o conformados incorrectamente en el artefacto.
Sigue existiendo la necesidad de mejores metodos y aparato para producir artefactos para una parte del cuerpo vivo.
El documento US 5432703 da a conocer un sistema y un metodo para producir un dispositivo, tal como una estructura protesica u ortodoncica, que tiene una superficie interior para engancharse con una parte del cuerpo humano. El sistema produce supuestamente un conector de ajuste mas preciso e implica un procedimiento que lleva menos tiempo con menos incomodidad para el paciente. En el conector realizado a partir del molde, procesado mediante el sistema en el documento US 5432703, las zonas de ampliaciones proporcionan zonas de alivio en la superficie de la estructura y las zonas de reducciones proporcionan zonas de presion superior en las zonas en la superficie.
Sumario de la invencion
Segun un aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. El metodo implica identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde, estando definida la superficie por una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion general del molde. El metodo tambien implica identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada, y almacenar la representacion de superficie modificada en una memoria de ordenador para producir una representacion modificada del molde.
El metodo puede implicar presentar visualmente una representacion grafica de la superficie modificada en la al menos una region, representando la representacion grafica un perfil de la superficie modificada tomada en un plano generalmente normal a la superficie y que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea correspondiente al borde deseado.
Presentar visualmente la representacion grafica puede implicar presentar visualmente porciones de perfil primera y segunda, representando la primera parte de perfil un perfil de la superficie modificada hasta un punto colindante con el borde deseado del aparato, y representando la segunda parte de perfil un perfil de la superficie modificada adyacente al borde deseado del artefacto.
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El metodo puede implicar afectar a una conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una primera entrada de usuario.
El metodo puede implicar afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a cambios en la conformacion de la primera parte de perfil.
Afectar a la conformacion de la primera parte de perfil puede implicar afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a recibir una entrada de usuario de al menos un parametro asociado con la conformacion de la primera parte de perfil.
Recibir una entrada de usuario del al menos un parametro puede implicar recibir al menos uno de una altura del borde deseado del artefacto, una distancia de retroceso desde el borde deseado del artefacto, un angulo de la primera parte de perfil en el borde deseado del artefacto, un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil proxima al borde deseado, y un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil distal con respecto al borde deseado.
La primera parte de perfil puede representarse mediante una curva definida por una pluralidad de puntos de control ubicados en o proximos a la curva y afectar a la conformacion de la primera parte de perfil puede implicar afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una entrada de usuario que representa cambios deseados en ubicaciones de puntos de control respectivos.
El metodo puede implicar afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a una segunda entrada de usuario.
El metodo puede implicar recibir la pluralidad de puntos de entrada que representan la conformacion general del molde.
El metodo puede implicar interpolar entre puntos en la pluralidad de puntos de entrada para producir una pluralidad de puntos intermedia que representan la conformacion general del molde, teniendo la pluralidad de puntos intermedia un mayor numero de puntos que la pluralidad de puntos de entrada.
Almacenar la superficie modificada para producir la representacion modificada del molde puede implicar almacenar una pluralidad de puntos de salida que representan la representacion modificada del molde, teniendo la pluralidad de puntos de salida un numero de puntos menor que la pluralidad de puntos intermedia.
Recibir la pluralidad de puntos de entrada puede implicar recibir una pluralidad de puntos de un escaner de superficie tridimensional, representando la pluralidad de puntos al menos una superficie del cuerpo vivo para la que puede desearse el artefacto.
El metodo puede implicar transformar la representacion modificada del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para producir el molde.
El metodo puede implicar formar el artefacto en el molde, y transformar los puntos que representan la lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para recortar el artefacto a lo largo del borde deseado mientras se monta en el molde.
Identificar los puntos que representan la lmea puede implicar presentar visualmente una representacion de la superficie, e identificar una pluralidad de puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente, representando la pluralidad de puntos la lmea.
Identificar la pluralidad de puntos puede implicar seleccionar puntos en respuesta a una entrada de usuario que indica ubicaciones deseadas de los puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente.
El metodo puede implicar segmentar la lmea para dar una pluralidad de segmentos de lmea recta, estando definido cada segmento de lmea recta entre puntos adyacentes sobre la lmea.
El metodo puede implicar interpolar entre los puntos sobre la lmea antes de segmentar la lmea.
Identificar las regiones puede implicar identificar una pluralidad de regiones poligonales a lo largo de la lmea.
Identificar las regiones poligonales puede implicar identificar al menos una region conformada cuadrilateral a lo largo de la lmea.
Identificar la al menos una region conformada cuadrilateral puede implicar identificar un primer vertice y un segundo vertice de la region conformada cuadrilateral, siendo coincidentes los vertices primero y segundo con los adyacentes de los puntos que representan la lmea, identificar un tercer vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el tercer vertice separado del primer vertice en una direccion normal a la lmea en el primer vertice, e identificar un cuarto vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el cuarto vertice separado del segundo vertice en una
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direccion normal a la lmea en el segundo vertice.
Identificar los vertices tercero y cuarto puede implicar identificar los vertices tercero y cuarto separados de los vertices primero y segundo respectivos en una distancia de retroceso.
El metodo puede implicar recibir una entrada de usuario de la distancia de retroceso.
El metodo puede implicar identificar al menos un punto sobre la superficie que cae dentro de la region poligonal.
El metodo puede implicar recibir al menos un parametro que define una alteracion deseada a la conformacion de la superficie y ajustar puede implicar usar el al menos un parametro para calcular la al menos una coordenada.
Ajustar puede implicar ajustar la al menos una coordenada para hacer que la superficie modificada se extienda hacia el exterior desde la superficie.
Ajustar puede implicar ajustar al menos una coordenada de unos de la pluralidad de puntos de entrada que caen dentro de las respectivas de la pluralidad de regiones para producir una representacion de superficie modificada en memoria, teniendo la representacion de superficie modificada un contorno que se extiende hacia el exterior a lo largo de la lmea.
Segun otro aspecto de la invencion, se proporciona un medio legible por ordenador codificado con codigos para dirigir un circuito de procesador para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. Los codigos dirigen el circuito de procesador para identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde, estando definida la superficie por una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion general del molde. Los codigos tambien dirigen el circuito de procesador para identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, para ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada en memoria, y para almacenar la representacion de superficie modificada en una memoria de ordenador para producir una representacion modificada del molde.
Segun otro aspecto de la invencion, se proporciona una serial legible por ordenador codificada con codigos para dirigir un circuito de procesador para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. Los codigos dirigen el circuito de procesador para identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde, estando definida la superficie por una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion general del molde. Los codigos tambien dirigen el circuito de procesador para identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, para ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada en memoria, y para almacenar la representacion de superficie modificada en una memoria de ordenador para producir una representacion modificada del molde.
Segun otro aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. El aparato incluye indicaciones para identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde, estando definida la superficie por una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion general del molde. El aparato tambien incluye indicaciones para identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, indicaciones para ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada en memoria, e indicaciones para almacenar la representacion de superficie modificada para producir una representacion modificada del molde.
El aparato puede incluir indicaciones para presentar visualmente una representacion grafica de la superficie modificada en la al menos una region, representando la representacion grafica un perfil de la superficie modificada tomada en un plano generalmente normal a la superficie y que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea correspondiente al borde deseado.
Las indicaciones para presentar visualmente la representacion grafica pueden incluir indicaciones para presentar visualmente porciones de perfil primera y segunda, representando la primera parte de perfil un perfil de la superficie modificada hasta un punto colindante con el borde deseado del artefacto, y representando la segunda parte de perfil un perfil de la superficie modificada adyacente al borde deseado del artefacto.
El aparato puede incluir indicaciones para afectar a una conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una primera entrada de usuario.
El aparato puede incluir indicaciones para afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a cambios en la conformacion de la primera parte de perfil.
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Las indicaciones para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil pueden incluir indicaciones para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a recibir una entrada de usuario de al menos un parametro asociado con la conformacion de la primera parte de perfil.
Las indicaciones para recibir una entrada de usuario del al menos un parametro pueden incluir indicaciones para recibir al menos uno de una altura del borde deseado del artefacto en la al menos una region, una distancia de retroceso desde el borde deseado del artefacto, un angulo de la primera parte de perfil en el borde deseado del artefacto, un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil proxima al borde deseado, y un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil distal con respecto al borde deseado.
La primera parte de perfil puede representarse mediante una curva definida por una pluralidad de puntos de control ubicados en o proximos a la curva y las indicaciones para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil pueden incluir indicaciones para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una entrada de usuario que representa cambios deseados en ubicaciones de puntos de control respectivos.
El aparato puede incluir indicaciones para afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a una segunda entrada de usuario.
El aparato puede incluir indicaciones para recibir la pluralidad de puntos de entrada que representan la conformacion general del molde.
El aparato puede incluir indicaciones para interpolar entre puntos en la pluralidad de puntos de entrada para producir una pluralidad de puntos intermedia que representan la conformacion general del molde, teniendo la pluralidad de puntos intermedia un mayor numero de puntos que la pluralidad de puntos de entrada.
Las indicaciones para almacenar la superficie modificada para producir la representacion modificada del molde pueden incluir indicaciones para almacenar una pluralidad de puntos de salida que representan la representacion modificada del molde, teniendo la pluralidad de puntos de salida un numero de puntos menor que la pluralidad de puntos intermedia.
Las indicaciones para recibir la pluralidad de puntos de entrada pueden incluir indicaciones para recibir una pluralidad de puntos de un escaner de superficie tridimensional, representando la pluralidad de puntos al menos una superficie del cuerpo vivo para la que puede desearse el artefacto.
El aparato puede incluir indicaciones para transformar la representacion modificada del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para producir el molde.
El aparato puede incluir indicaciones para formar el artefacto en el molde, e indicaciones para transformar los puntos que representan la lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para recortar el artefacto a lo largo del borde deseado mientras se monta en el molde.
Las indicaciones para identificar los puntos que representan la lmea pueden incluir indicaciones para presentar visualmente una representacion de la superficie, e indicaciones para identificar una pluralidad de puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente, representando la pluralidad de puntos la lmea.
Las indicaciones para identificar la pluralidad de puntos pueden incluir indicaciones para seleccionar puntos en respuesta a una entrada de usuario que indica ubicaciones deseadas de los puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente.
El aparato puede incluir indicaciones para segmentar la lmea para dar una pluralidad de segmentos de lmea recta, estando definido cada segmento de lmea recta entre puntos adyacentes sobre la lmea.
El aparato puede incluir indicaciones para interpolar entre los puntos sobre la lmea antes de segmentar la lmea.
Las indicaciones para identificar las regiones pueden incluir indicaciones para identificar una pluralidad de regiones poligonales a lo largo de la lmea.
Las indicaciones para identificar las regiones poligonales pueden incluir indicaciones para identificar al menos una region conformada cuadrilateral a lo largo de la lmea.
Las indicaciones para identificar la al menos una region conformada cuadrilateral pueden incluir indicaciones para identificar un primer vertice y un segundo vertice de la region conformada cuadrilateral, siendo coincidentes los vertices primero y segundo con los adyacentes de los puntos que representan la lmea, indicaciones para identificar un tercer vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el tercer vertice separado del primer vertice en una direccion normal a la lmea en el primer vertice, e indicaciones para identificar un cuarto vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el cuarto vertice separado del segundo vertice en una direccion normal a la lmea en el segundo vertice.
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Las indicaciones para identificar los vertices tercero y cuarto pueden incluir indicaciones para identificar los vertices tercero y cuarto separados de los vertices primero y segundo respectivos en una distancia de retroceso.
El aparato puede incluir indicaciones para recibir una entrada de usuario de la distancia de retroceso.
El aparato puede incluir indicaciones para identificar al menos un punto sobre la superficie que cae dentro de la region poligonal.
El aparato puede incluir indicaciones para recibir al menos un parametro que define una alteracion deseada a la conformacion de la superficie y las indicaciones para ajustar pueden incluir indicaciones para usar el al menos un parametro para calcular la al menos una coordenada.
Las indicaciones para ajustar pueden incluir indicaciones para ajustar la al menos una coordenada para hacer que la superficie modificada se extienda hacia el exterior desde la superficie.
Las indicaciones para ajustar pueden incluir indicaciones para ajustar al menos una coordenada de unos de la pluralidad de puntos de entrada que caen dentro de las respectivas de la pluralidad de regiones para producir una representacion de superficie modificada en memoria, teniendo la representacion de superficie modificada un contorno que se extiende hacia el exterior a lo largo de la lmea.
Segun otro aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. El aparato incluye un circuito de procesador configurado operativamente para identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del aparato sobre una superficie del molde, estando definida la superficie por una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion general del molde. El aparato tambien incluye identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada en memoria, y almacenar la representacion de superficie modificada en una memoria de ordenador para producir una representacion modificada del molde.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para presentar visualmente una representacion grafica de la superficie modificada en la al menos una region, representando la representacion grafica un perfil de la superficie modificada tomada en un plano generalmente normal a la superficie y que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea correspondiente al borde deseado.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para presentar visualmente porciones de perfil primera y segunda, representando la primera parte de perfil un perfil de la superficie modificada hasta un punto colindante con el borde deseado del artefacto, y representando la segunda parte de perfil un perfil de la superficie modificada adyacente al borde deseado del artefacto.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para afectar a una conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una primera entrada de usuario.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a cambios en la conformacion de la primera parte de perfil.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a recibir una entrada de usuario de al menos un parametro asociado con la conformacion de la primera parte de perfil.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para recibir al menos uno de una altura del borde deseado del artefacto en la al menos una region, una distancia de retroceso desde el borde deseado del artefacto, un angulo de la primera parte de perfil en el borde deseado del artefacto, y un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil proxima al borde deseado, y un parametro de tension que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil distal con respecto al borde deseado.
La primera parte de perfil puede representarse mediante una curva definida por una pluralidad de puntos de control ubicados en o proximos a la curva y el circuito de procesador puede estar configurado operativamente para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil en respuesta a una entrada de usuario que representa cambios deseados en ubicaciones de puntos de control respectivos.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para afectar a una conformacion de la segunda parte de perfil en respuesta a una segunda entrada de usuario.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para recibir la pluralidad de puntos de entrada que representan la conformacion general del molde.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para interpolar entre puntos en la pluralidad de
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puntos de entrada para producir una pluralidad de puntos intermedia que representan la conformacion general del molde, teniendo la pluralidad de puntos intermedia un mayor numero de puntos que la pluralidad de puntos de entrada.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para almacenar una pluralidad de puntos de salida que representan la representacion modificada del molde, teniendo la pluralidad de puntos de salida un numero de puntos menor que la pluralidad de puntos intermedia.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para recibir una pluralidad de puntos de un escaner de superficie tridimensional, representando la pluralidad de puntos al menos una superficie del cuerpo vivo para la que puede desearse el artefacto.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para transformar la representacion modificada del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para producir el molde.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para transformar los puntos que representan la lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para recortar un artefacto formado a lo largo del borde deseado mientras se monta en el molde.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar los puntos que representan la lmea presentando visualmente una representacion de la superficie, e identificar una pluralidad de puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente, representando la pluralidad de puntos la lmea.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar la pluralidad de puntos seleccionando los puntos en respuesta a una entrada de usuario que indica ubicaciones deseadas de los puntos sobre la representacion de la superficie presentada visualmente.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para segmentar la lmea para dar una pluralidad de segmentos de lmea recta, estando definido cada segmento de lmea recta entre puntos adyacentes sobre la lmea.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para interpolar entre los puntos sobre la lmea antes de segmentar la lmea.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar una pluralidad de regiones poligonales a lo largo de la lmea.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar al menos una region conformada cuadrilateral a lo largo de la lmea.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar la al menos una region conformada cuadrilateral identificando un primer vertice y un segundo vertice de la region conformada cuadrilateral, siendo coincidentes los vertices primero y segundo con los adyacentes de los puntos que representan la lmea, identificar un tercer vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el tercer vertice separado del primer vertice en una direccion normal a la lmea en el primer vertice, e identificar un cuarto vertice de la region conformada cuadrilateral, estando el cuarto vertice separado del segundo vertice en una direccion normal a la lmea en el segundo vertice.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar los vertices tercero y cuarto separados de los vertices primero y segundo respectivos en una distancia de retroceso.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para recibir una entrada de usuario de la distancia de retroceso.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para identificar al menos un punto sobre la superficie que cae dentro de la region poligonal.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para recibir al menos un parametro que define una alteracion deseada a la conformacion de la superficie y las indicaciones para ajustar pueden incluir indicaciones para usar el al menos un parametro para calcular la al menos una coordenada.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para ajustar la al menos una coordenada para hacer que la superficie modificada se extienda hacia el exterior desde la superficie.
El circuito de procesador puede estar configurado operativamente para ajustar al menos una coordenada de unos de la pluralidad de puntos de entrada que caen dentro de las respectivas de la pluralidad de regiones para producir una representacion de superficie modificada en memoria, teniendo la representacion de superficie modificada un contorno que se extiende hacia el exterior a lo largo de la lmea.
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Otros aspectos y caractensticas de la presente invencion resultaran evidentes para los expertos habituales en la tecnica con la revision de la siguiente descripcion de realizaciones espedficas de la invencion conjuntamente con las figuras adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
En los dibujos que ilustran realizaciones de la invencion,
la figura 1 es una vista esquematica de un sistema para producir un artefacto para un cuerpo vivo;
la figura 2 es una vista esquematica de un circuito de procesador para implementar un aparato para producir
una representacion de un molde segun una realizacion de la invencion;
la figura 3 la figura 4 la figura 5 la figura 6
la figura 7 la figura 8
la figura 9 la figura 10 la figura 11
la figura 12 la figura 13
la figura 14
la figura 15
es una vista en perspectiva frontal de una representacion de la parte del cuerpo de torso a modo de ejemplo;
es una vista desde arriba de la representacion de la parte del cuerpo de torso a modo de ejemplo mostrada en la figura 3;
es un diagrama de flujo que representa bloques de codigos para dirigir el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para producir una representacion de un molde;
es un diagrama de flujo que representa bloques de codigos para dirigir el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para recibir la pluralidad de puntos de entrada que representan una parte del cuerpo;
es una captura de pantalla de una vista de la representacion de la parte del cuerpo de torso a modo de ejemplo mostrada en las figuras 3 y 4;
es un diagrama de flujo que representa bloques de codigos para dirigir el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para ejecutar un proceso para identificar lmeas que representan bordes de un artefacto que va a producirse;
es una representacion grafica de una primera parte de perfil que representa una conformacion de borde segun una realizacion de la invencion;
es una representacion grafica de una primera parte de perfil que representa una conformacion de borde segun una realizacion alternativa de la invencion;
es un diagrama de flujo que representa bloques de codigos para dirigir el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para ejecutar un proceso para identificar las regiones en lados opuestos de las lmeas mostradas en la figura 7;
es una representacion esquematica de una region;
es un diagrama de flujo que representa bloques de codigos para dirigir el circuito de procesador mostrado en la figura 2 para ejecutar un proceso para ajustar coordenadas de puntos;
es una representacion esquematica de una region modificada y la region mostrada en la figura 12; y
es una vista a modo de ejemplo de una superficie de molde modificada para la parte del cuerpo de torso mostrada en la figura 7.
Descripcion detallada
En referencia a la figura 1, se muestra en general en 100 un sistema CAD/CAM (diseno asistido por ordenador/fabricacion asistida por ordenador) para producir un artefacto para un cuerpo vivo. El sistema 100 incluye un aparato 102 para producir una representacion de un molde, un escaner 104 y una maquina de fabricacion asistida por ordenador (CAM) 106.
El aparato 102 esta en comunicacion con el escaner 104 para recibir una senal codificada con una pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion de superficie general de una parte de un cuerpo vivo para la que va a producirse un molde. En la realizacion mostrada en la figura 1, la parte del cuerpo es un torso 108 de un paciente 110 pero en otras realizaciones, la parte del cuerpo puede ser cualquier parte de un cuerpo vivo. Los ejemplos de escaneres adecuados incluyen el escaner portatil FastSCAN Cobra fabricado por Polhemus de Colchester, Vermont, el escaner Yeti Foot fabricado por Vorum Research Corporation de British Columbia, Canada, y el escaner STARscanner™ fabricado por Orthomerica Inc. de California.
El aparato 102 incluye ademas una pantalla 112 para presentar visualmente una representacion 114 del torso 108 y
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un circuito de procesador 116 para manipular la pluralidad de puntos de entrada y/o la representacion del torso presentada visualmente. En esta realizacion, el aparato 102 tambien incluye un dispositivo apuntador 115 que tiene uno o mas botones actuadores para recibir una entrada de usuario.
En general, cuando se produce un artefacto tal como una protesis u ortesis, puede usarse la pluralidad de puntos de entrada desde el escaner 104 como punto de partida al que pueden realizarse modificaciones usando el aparato 102 para producir una representacion de superficie modificada. La representacion de superficie modificada incluye alteraciones a la conformacion de la superficie, tal como compresiones en zonas del cuerpo que toleran presion y/o alivio en determinadas zonas del cuerpo que son sensibles a la presion, proporcionando por tanto un artefacto que se ajusta de manera comoda definido por la representacion de superficie modificada.
La maquina de CAM 106 generalmente incluye una parte de herramienta de maquina 118 para mecanizar el molde a partir de un material tal como espuma de poliuretano o madera, por ejemplo. El molde mecanizado tiene una conformacion definida por la representacion de superficie modificada y generalmente corresponde a la conformacion de la parte del cuerpo, con alteraciones para comodidad y/o soporte.
La maquina de CAM 106 tambien incluye un controlador 122 para controlar la parte de herramienta de maquina de la maquina de CAM. El controlador 122 esta en comunicacion con el aparato 102 para recibir una serial codificada con instrucciones que pueden operarse para controlar la maquina de cAm 106 para producir el molde mecanizado (en este caso el torso 108 del paciente 110). Un ejemplo de una maquina de CAM adecuada es CANFIT-PLUS™ Carver producida por Vorum Research Corporation de British Columbia, Canada.
El molde mecanizado puede usarse entonces para formar el artefacto, tal como una ortesis, moldeando un material termoplastico u otro sobre la reproduccion mecanizada. Una vez curado suficientemente en el molde, el artefacto puede retirarse, y si es necesario, recortarse o procesarse de otro modo para formar el artefacto final.
Circuito de procesador
En referencia a la figura 2, el circuito de procesador 116 del aparato 102 se muestra en mayor detalle en 140. El circuito de procesador 140 incluye un microprocesador 142, una memoria de programa 144, una memoria de acceso aleatorio (RAM) 148, un disco duro 150, un puerto de entrada/salida (I/O) 152 y un lector de medios 154, estando todos ellos en comunicacion con el microprocesador 142.
Los codigos de programa para dirigir el microprocesador 142 para llevar a cabo diversas funciones se almacenan en la memoria de programa 144, que puede implementarse como una memoria de acceso aleatorio (RAM) y/o un disco duro (HDD), o una combinacion de los mismos. La memoria de programa 144 incluye un bloque de codigos 172 para dirigir el microprocesador 142 para proporcionar funciones para producir una representacion tridimensional (3D) del torso 108 en la pantalla 112. La memoria de programa 144 tambien incluye un bloque de codigos 174 para dirigir el microprocesador 142 para proporcionar funciones para identificar una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto, y un bloque de codigos 176 para dirigir el microprocesador para proporcionar funciones generales del sistema operativo (O/S).
El lector de medios 154 facilita cargar codigos de programa en la memoria de programa 144 desde un medio legible por ordenador 156, tal como un disco CD ROM 158, o una serial legible por ordenador 160, tal como puede recibirse a traves de una red tal como internet, por ejemplo.
La RAM 148 incluye una pluralidad de ubicaciones de almacenamiento que incluyen un almacen 180 para almacenar la pluralidad de puntos de entrada que representan una conformacion de la parte del cuerpo (por ejemplo, el torso 108) para la que se desea producir un molde. La RAM 148 tambien incluye un almacen 182 para almacenar una pluralidad de puntos intermedia que incluye la pluralidad de puntos de entrada y puntos interpolados entre medias de la pluralidad de puntos de entrada. La RAM 148 tambien incluye un almacen 184 para almacenar una pluralidad de puntos de salida que representan una representacion modificada del molde. La RAM 148 tambien incluye un almacen 186 para almacenar puntos que representan la lmea correspondiente al borde deseado del artefacto, y un almacen 188 para almacenar puntos que representan una lmea segmentada correspondiente al borde deseado del artefacto. La RAM 148 incluye ademas un almacen 190 para almacenar parametros de control de conformacion de borde, y un almacen 192 para almacenar vertices de regiones, tal como se describe posteriormente en el presente documento.
El I/O 152 incluye una primera interfaz 162 que tiene una entrada 164 para recibir la serial codificada con la pluralidad de puntos de entrada que representan la conformacion del torso 108, y una segunda interfaz 166 que tiene una salida 168 para producir la serial codificada con las instrucciones para controlar la maquina de CAM 106. Las interfaces 162 y 166 pueden ser un bus de serie universal (USB) o una interfaz de serie RS232 por ejemplo. El I/O 152 tambien incluye una salida 170 para producir una serial de presentacion visual para hacer que una representacion del torso 108 se presente visualmente en la pantalla 112.
Representacion de datos de la parte del cuerpo
El escaner 104 mostrado en la figura 1 puede estar configurado para producir datos que representan el torso 108 en
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cualquiera de varios formates de datos existentes para representar superficies de objetos 3D. En una realizacion, la superficie del torso 108 puede representarse como una malla de alambre de poKgonos, en cuyo caso un archivo de datos representativo puede incluir una lista ordenada de coordenadas cartesianas x, y, y z (x,y,z) que definen vertices de los polfgonos que constituyen la malla de alambre.
En referencia a la figura 3, en una realizacion a modo de ejemplo, se representa una superficie 200 del torso 108 mediante una pluralidad de puntos 202 producidos por el escaner 104, teniendo cada punto coordenadas (x,y,z) asociadas. En esta realizacion, la representacion de datos esta ordenada en una pluralidad de planos o cortes, de los que se muestran tres planos 204, 206 y 208 a modo de ejemplo. Cada plano 204 - 208 incluye una pluralidad de puntos coplanares 202 y pueden almacenarse coordenadas (x,y,z) de los puntos que constituyen cada plano como una fila en una matriz de datos de al menos dos dimensiones (no mostrada). Los planos posteriores pueden representarse como filas sucesivas en la matriz de datos. En la realizacion mostrada en la figura 3, los planos 204 - 208 son paralelos entre sf, pero en otras realizaciones los planos pueden disponerse en angulo entre sf
En referencia a la figura 4, los planos 204 - 208 se muestran en vista en planta. Cada plano esta representado por puntos 202 sobre la superficie 200 del torso 108. Por ejemplo, el plano 204 incluye puntos 220 - 234, que pueden almacenarse como una fila en una primera fila de una matriz de datos bidimensional como valores A11, A12, A13, A14, A15, A16, A17 y A18, donde cada valor de A es un numero que representa las coordenadas (x,y,z) del punto en el plano 204. Los planos posteriores 206 y 208 se representan por filas posteriores en la matriz de datos.
Alternativamente, puede usarse una matriz de datos tridimensional, almacenandose cada coordenada x, y y z respectiva como un valor separado en la matriz de datos tridimensional.
Funcionamiento
En referencia a la figura 5, se muestra en general en 240 un diagrama de flujo de bloques de codigos para dirigir el microprocesador 142 (mostrado en la figura 2) para producir una representacion de un molde para formar un artefacto para un cuerpo vivo. El codigo real para implementar cada bloque puede escribirse en cualquier lenguaje de programacion adecuado, tal como C, y/o C++, por ejemplo.
El proceso comienza en el bloque 242, que dirige el microprocesador 142 para recibir la pluralidad de puntos de entrada que representan el molde. El bloque 244 dirige entonces el microprocesador 142 para identificar puntos que representan una lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde. La superficie esta definida por la pluralidad de puntos de entrada que representan la conformacion general del molde.
El bloque 246 dirige entonces el microprocesador 142 para identificar regiones que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea.
El proceso continua entonces en el bloque 248, que dirige el microprocesador 142 para ajustar al menos una coordenada de al menos uno de la pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de las regiones para alterar la conformacion de la superficie en la al menos una region para producir una representacion de superficie modificada.
El bloque 249 dirige entonces el microprocesador 142 para almacenar la superficie modificada en memoria para producir la representacion modificada del molde.
Recibir la pluralidad de puntos de entrada
El bloque 242 del proceso 240 se muestra en mayor detalle en la figura 6. En referencia a la figura 6, se muestra en general en 250 un diagrama de flujo de bloques de codigos para dirigir el microprocesador 142 (mostrado en la figura 2) para recibir la pluralidad de puntos de entrada.
El proceso comienza en el bloque 252, que dirige el microprocesador 142 para hacer que el I/O 152 reciba una serial codificada con datos que definen la pluralidad de puntos de datos de entrada desde el escaner 104 en la interfaz 162.
El bloque 254 dirige entonces el microprocesador 142 para almacenar los puntos de datos como una matriz bidimensional en el almacen 180 de la RAM 148.
El bloque 256 dirige entonces el microprocesador 142 para lanzar los codigos de programa del visor 3D 172 en la memoria de programa 144. En el bloque 258, los codigos de programa del visor 3D 172 dirigen el microprocesador 142 para leer la pluralidad de puntos de entrada desde el almacen 180 en la RAM 148.
El bloque 260 dirige entonces el microprocesador 142 para presentar visualmente una representacion de la parte del cuerpo en la pantalla 112. En general, los codigos de programa del visor 3D 172 dirigen el microprocesador 142 para proporcionar funciones para visualizar la parte del cuerpo, tal como el torso 108, desde un punto en perspectiva que puede seleccionarse en respuesta a una entrada de usuario (recibida en el dispositivo apuntador 115 por ejemplo), facilitando asf la visualizacion de la parte del cuerpo desde una pluralidad de angulos diferentes. Los codigos de programa del visor 3D 172 tambien pueden proporcionar funciones tales como sombreado de la malla poligonal para
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proporcionar una vista mas realista del objeto que la proporcionada mediante una vista de alambre convencional.
En la figura 7 se muestra en general en 280 una captura de pantalla a modo de ejemplo de una vista representativa de la parte del cuerpo. La vista 280 incluye una zona de pantalla 282 para presentar visualmente la representacion 3D del torso 108, que en este caso se presenta visualmente como una malla poligonal sombreada. La vista 280 tambien incluye un panel de control 284. El panel de control 284 incluye diversos botones de control para manipular la vista presentada visualmente, incluyendo un boton de “lmea de corte” 286 para invocar los codigos de programa de identificacion de lmea 174 (mostrados en la figura 2).
El microprocesador 142 hace ademas que se presente visualmente un cursor 288 en la vista 280. Los codigos de programa del sistema operativo 174 incluyen codigos para dirigir el microprocesador 142 para hacer que el cursor 288 se mueva en respuesta a una entrada de usuario recibida en el dispositivo apuntador 115.
En la vista 280, tambien se presentan visualmente una lmea 290 y una lmea 292 para representar bordes deseados para el artefacto que esta produciendose, y tambien puede presentarse visualmente una ventana desplegable 298 en la zona de pantalla 282, tal como se describe posteriormente en el presente documento.
Identificacion de lmea
En referencia de nuevo a la figura 5, el bloque 244 del proceso 240 se muestra en mayor detalle en la figura 8. En referencia a la figura 8, se muestra en general en 340 un diagrama de flujo de bloques de codigos para dirigir el microprocesador 142 (mostrado en la figura 2) para ejecutar un proceso para identificar las lmeas 290 y 292. El proceso 340 comienza cuando el usuario acciona el boton de “lmea de corte” (trimline) 286 (mostrado en la figura 7), lo que hace que se lancen los codigos de programa de identificacion de lmea 174.
El proceso comienza en el bloque 342, que dirige el microprocesador 142 para recibir una entrada de usuario que identifica un primer punto que representa la lmea. En esta realizacion, la entrada de usuario se recibe desde el dispositivo apuntador 115 del aparato 102 cuando el usuario del aparato 102 mueve el cursor 288 hasta una ubicacion deseada para el punto y acciona el boton actuador en el dispositivo apuntador 115. En referencia de nuevo a la figura 7, el primer punto en la lmea 290 puede ser un punto 294, y puede identificarse mediante un punto representado en la ubicacion seleccionada en la zona de pantalla.
El proceso 340 continua entonces en el bloque 344, que dirige el microprocesador 142 para recibir una entrada de usuario que identifica un punto siguiente que representan la lmea (en este caso un punto 296 mostrado en la figura 7).
El bloque 346 dirige entonces el microprocesador 142 para ajustar una lmea entre los puntos 294 y 296. El bloque 348 dirige entonces el microprocesador 142 para proyectar la curva sobre la superficie 200 y para presentar visualmente la lmea en la zona de pantalla 282. En este momento, puesto que solo se han recibido dos puntos 294 y 296, la lmea que une los puntos es una lmea recta, pero cuando se proyectan sobre una superficie no plana apareceran como la lmea curva 290 sobre la superficie 200.
El bloque 350 dirige entonces el microprocesador 142 para determinar si el punto 296 era el ultimo punto. Si el punto 296 no era el ultimo punto, entonces el bloque 350 dirige el microprocesador 142 para volver al bloque 344 para recibir puntos adicionales. A medida que se reciben los puntos, la lmea ajustada entre los puntos se ajusta para pasar a traves de cada uno de los puntos identificados. En una realizacion, el ajuste de curva implica ajustar una pluralidad de trazados de lmea curva por tramos a traves de los puntos identificados para producir una lmea suavizada 290. A medida que se anade cada punto, se actualiza la curva ajustada y por tanto la lmea 290 puede cambiar de conformacion a medida que se anaden los puntos.
En la mayona de las realizaciones, las lmeas 290 y 292 pueden extenderse alrededor de la parte posterior del torso 108, y por consiguiente, cuando se han identificado puntos a traves de la superficie frontal del torso tal como se representa en la figura 7, el usuario puede proporcionar una entrada de usuario para hacer que la representacion del torso gire para permitir la identificacion de puntos adicionales alrededor del torso. En algunas realizaciones, la lmea 290 puede unirse para formar un bucle cerrado en respuesta al usuario que acciona el boton actuador en el dispositivo apuntador 115 cuando el cursor 288 esta en las proximidades del primer punto 294. En otras realizaciones, las lmeas 290 o 292 pueden tener extremos abiertos cuando los extremos terminan en el torso 108 en un plano de truncamiento (tal como el plano 204 mostrado en la figura 3).
Si en el bloque 350 el punto es el ultimo punto, entonces termina el proceso 340. El usuario puede identificar el ultimo punto presionando un boton actuador en el dispositivo apuntador 115 o presionando una tecla en un teclado, por ejemplo.
Ventajosamente, la identificacion de las lmeas 290 y 292 se realiza de manera interactiva, y el proceso 340 puede permitir ademas que cambien ubicaciones de puntos sobre las lmeas 290 y 292 en respuesta a una entrada de usuario para facilitar la edicion del aspecto de las lmeas en el torso 108.
Ventana de vista previa grafica
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Las lmeas 290 y 292 corresponden a bordes a lo largo de los cuales se desea conformar el artefacto para proporcionar un ajuste comodo al cuerpo vivo. En referencia de nuevo a la figura 7, la ventana 298 presenta visualmente en general una representacion grafica de la conformacion del molde en la region del borde, lo que facilita la vista previa de la conformacion de borde antes de que se produzca el artefacto.
La ventana 298 incluye una representacion grafica 300, que tiene una primera parte de perfil 302, una segunda parte de perfil 304 y un separador 306. El separador 306 es una lmea vertical que indica una ubicacion colindante con el borde deseado del artefacto en la parte del cuerpo. La representacion grafica 300 generalmente corresponde a una vista en seccion transversal de una superficie del molde tomada en un plano generalmente normal a la superficie del molde y que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de la lmea, tal como se indica en general mediante la lmea discontinua 326.
La representacion grafica 300 esta asociada generalmente con al menos uno de los puntos sobre las lmeas 290 y 292. La ventana 298 tambien incluye un recuadro “variable” 308, que cuando se verifica, permite la definicion de una conformacion variable del borde a lo largo de la lmea 290 o 292. La ventana 298 tambien incluye los botones de comando “OK” y “cancelar” para aceptar o cancelar respectivamente cambios representados por la representacion grafica 300 de la conformacion de borde.
En la realizacion mostrada, la ventana 298 incluye ademas controles parametricos 314 para afectar a la conformacion de la primera parte de perfil 302 y la segunda parte de perfil 304. Los controles parametricos 314 incluyen un campo de altura 316 para introducir una altura de la primera parte de perfil 302 en el separador 306, un campo de retroceso 318 para introducir una distancia de retroceso desde el separador, un campo de angulo 320 para introducir un angulo de la primera parte de perfil en el separador, y campos de parametro de tension T1 y T2 322 y 324 para introducir parametros de tension que afectan generalmente a la rectitud de la primera parte de perfil.
En esta realizacion, los controles parametricos 314 afectan todos ellos a la conformacion de la primera parte de perfil 302. En otras realizaciones, pueden incluirse campos de retroceso, angulo y parametros de tension adicionales (no mostrados) para afectar a la conformacion de la segunda parte de perfil 304.
El efecto de los controles parametricos 314 sobre la conformacion de la primera parte de perfil 302 se describe en mas detalle con referencia a la figura 9. La primera parte de perfil 302 hace referencia a una lmea de base recta 370, que corresponde generalmente a una tangente de superficie, normal a la lmea 290 en el punto correspondiente a la representacion grafica 300.
El parametro de altura define una altura 372 del perfil en el borde deseado del artefacto indicado por el separador 306. El parametro de retroceso define una distancia 374 desde el separador 306 hasta un punto de retroceso 375 en la primera parte de perfil que se encuentra en la lmea de base 370. El parametro de angulo define un angulo 376 entre una extension 378 de la primera parte de perfil 302 y una lmea 380 paralela a la lmea de base 370.
Los parametros de tension T1 y T2 se refieren en general a la rectitud de la primera parte de perfil 302. La tension T1 afecta a la conformacion de la primera parte de perfil 302 proxima al punto de retroceso 375 y la tension T2 afecta a la conformacion de la primera parte de perfil proxima al separador 306. Los valores de tension inferiores de T1 y/o T2 ubican la curvatura de la primera parte de perfil 302 proxima al punto de retroceso 375 y el separador 306 respectivamente. Los valores de tension superiores tienden a mover la curvatura a lo largo de la primera parte de perfil 302 alejandola del punto de retroceso 375 y el separador 306 respectivamente. Por ejemplo, si T1=T2=0, entonces la primera parte de perfil 302 comprende una lmea recta entre el punto de retroceso 375 y el separador 306. En una realizacion, las porciones de perfil primera y segunda 302 y 304 pueden describirse mediante curvas de Bezier de tercer orden, por ejemplo.
En una realizacion alternativa, puede afectarse a la conformacion de la primera parte de perfil arrastrando puntos de control presentados visualmente en la representacion grafica 300. En referencia a la figura 10, una representacion grafica de 390 incluye una primera parte de perfil 392 definida por una curva de Bezier que tiene puntos de control 394, 396, 398 y 400. Los puntos de control 394 y 400 corresponden a puntos de extremo de la primera parte de perfil 392, mientras que los puntos de control 396 y 398 controlan la conformacion de la primera parte de perfil. Otras realizaciones pueden implementar una curva de Bezier de orden superior que tiene puntos de control adicionales para un mayor grado de control sobre la conformacion de la curva, o pueden usar otros tipos de curva tales como trazados de lmea curva que tienen puntos de control ubicados o bien sobre o bien fuera de la curva o una combinacion de los mismos.
En realizaciones en las que se desea variar la conformacion de borde del borde a lo largo de la lmea, pueden presentarse visualmente representaciones graficas de manera satisfactoria para cada uno de una pluralidad de puntos a lo largo de la lmea. Los controles parametricos 314 para cada representacion grafica sucesiva pueden usarse para afectar a la conformacion de borde en la region de un punto correspondiente a la representacion grafica presentada visualmente en ese momento. La conformacion de borde puede variarse entonces suavemente entre puntos sucesivos, tal como se describe posteriormente en el presente documento.
En otras realizaciones en las que no se vana la conformacion del borde a lo largo de la lmea, la conformacion de borde correspondiente a la lmea se representa generalmente mediante una unica representacion grafica 300.
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Identificacion de regiones
En referencia de nuevo a la figura 5, el bloque 246 del proceso 240 se muestra en mayor detalle en la figura 11. En referencia a la figura 11, se muestra en general en 430 un diagrama de flujo de bloques de codigos para dirigir el microprocesador 142 (mostrado en la figura 2) para ejecutar un proceso para identificar las regiones en lados opuestos de las lmeas 290 y 292.
El proceso comienza en el bloque 432, que dirige el microprocesador 142 para leer los puntos que representan la lmea desde el almacen 186 en la RAM 148.
El bloque 434 dirige entonces el microprocesador 142 para segmentar la lmea. En esta realizacion, la lmea 290 esta definida inicialmente por trazados de lmea curva por tramos que pasan a traves de un conjunto de puntos dispersos. Por consiguiente, cuando se segmenta la lmea, el bloque 434 dirige el microprocesador 142 para remuestrear en primer lugar la lmea 290 para aumentar la densidad de puntos a lo largo de la lmea usando los trazados de lmea curva para interpolar entre puntos adyacentes lefdos desde el almacen 186. En referencia a la figura 12, se muestra en general en 460 una parte de una lmea segmentada a modo de ejemplo. La lmea segmentada 460 incluye puntos 462 - 468 que se encuentran todos ellos en la lmea 290. Los puntos 462 - 468 definen tres segmentos de lmea 470, 472 y 474, que constituyen la lmea segmentada 460. En el ejemplo mostrado, los puntos 462 y 468 pueden haber sido puntos usados para definir la lmea 290, mientras que los puntos 464 y 466 pueden ser puntos interpolados, por ejemplo.
En una realizacion, la lmea 290 se subdivide de manera recursiva en segmentos de lmea de igual longitud hasta que la lmea segmentada cumple un criterio de suavidad de la lmea segmentada. Por ejemplo, el criterio de suavidad puede ser un umbral de referencia mediante el cual se permite que un punto medio de uno de los segmentos 470 - 474 se desvfe de la lmea 290 (es decir, una distancia indicada por la flecha 473 en la figura 12). El umbral de referencia puede establecerse segun una tolerancia deseada del molde que va a producirse en la maquina de CAM 106, por ejemplo. El bloque 434 dirige entonces el microprocesador 142 para almacenar los puntos de lmea segmentada en el almacen 188 de la RAM 148.
El proceso continua entonces en el bloque 436, que dirige el microprocesador 142 para leer el parametro de control de conformacion de borde de retroceso desde el almacen 190 en la RAM 148. El bloque 438 dirige entonces el microprocesador 142 para inicializar un contador para procesar los puntos en el almacen 188 a n = 0.
El bloque 440 dirige entonces el microprocesador 142 para determinar si el punto n y el punto n+1 existen en el almacen 188, en cuyo caso el proceso continua en el bloque 442. En el ejemplo mostrado en la figura 12, el punto n corresponde al punto 464, y el punto n+1 corresponde al punto 466.
El bloque 442 dirige el microprocesador 142 para establecer los puntos n y n+1 como los vertices primero y segundo de la region.
El bloque 444 dirige entonces el microprocesador 142 para calcular las ubicaciones de coordenadas de los vertices tercero y cuarto para la region. En referencia a la figura 12, se muestran una primera region 480 y una segunda region 482 en contorno discontinuo, extendiendose las regiones primera y segunda a lo largo de una superficie del molde en lados opuestos de la lmea. En esta realizacion, la region 480 esta definida por los vertices primero, segundo, tercero y cuarto que son coincidentes con la superficie de la representacion de molde, y no estan necesariamente en el mismo plano.
El tercer vertice de la region 480 se muestra en 476. Se calcula una ubicacion del tercer vertice 476 bisecando en primer lugar un angulo entre los segmentos de lmea 470 y 472 para determinar una direccion de una lmea 485 que pasa a traves del tercer vertice, y ubicando entonces el tercer vertice a una distancia a lo largo de la lmea 485 correspondiente al parametro de control de retroceso lefdo en el bloque 436. Un cuarto vertice 478 se ubica de la misma manera, al igual que los vertices tercero y cuarto para la region 482.
El proceso continua entonces en el bloque 446, que dirige el microprocesador 142 para guardar los vertices para la region en el almacen 192 de la RAM 148. El bloque 447 dirige entonces el microprocesador 142 para incrementar el valor del n contrario y devolverlo entonces al bloque 440 para procesar el siguiente par de puntos que definen la lmea segmentada 460 (es decir los puntos 466 y 468 en el ejemplo mostrado en la figura 12).
Si en el bloque 440, no existen los puntos n y n+1 en la lmea segmentada, entonces todas las regiones se han identificado y el proceso 430 termina en 448.
Ajuste de coordenadas
En referencia de nuevo a la figura 5, el bloque 248 del proceso 240 se muestra en mayor detalle en la figura 13. En referencia a la figura 13, se muestra en general en 500 un diagrama de flujo de bloques de codigos para dirigir el microprocesador 142 (mostrado en la figura 2) para ejecutar un proceso para ajustar coordenadas de puntos para producir una representacion modificada del molde.
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El proceso comienza en el bloque 502, que dirige el microprocesador 142 para leer la pluralidad de puntos de entrada desde el almacen 180 y para remuestrear la pluralidad de puntos de entrada para producir una pluralidad de puntos intermedia mas densa para el procesamiento. En una realizacion, remuestrear implica realizar una interpolacion cubica entre puntos adyacentes en la pluralidad de puntos de entrada para producir puntos adicionales que definen la superficie del molde. En otras realizaciones, cuando la pluralidad de puntos de entrada es suficientemente densa para representar la superficie del molde a una resolucion deseada, puede omitirse el remuestreo. El bloque 502 dirige adicionalmente el microprocesador 142 para guardar la pluralidad de puntos intermedia en el almacen 182 de la RAM 148.
El bloque 504 dirige entonces el microprocesador 142 para leer los vertices de la primera region desde el almacen 192 en la RAM 148.
El proceso continua entonces en el bloque 506, que dirige el microprocesador 142 para identificar puntos en la pluralidad de puntos intermedia que caen dentro de la primera region. En referencia de nuevo a la figura 12, se muestran cuatro puntos 484 - 490 en la pluralidad de puntos intermedia. Dos puntos, 486 y 488, caen dentro de la region 480 y por tanto se identifican para el ajuste.
En referencia de nuevo a la figura 13, el bloque 508 dirige entonces el microprocesador 142 para leer la altura, el angulo, T1 y T2, parametros de control de conformacion de borde para cada vertice (es decir los vertices en los puntos 464 y 466) desde el almacen 190 en la RAM 148. En realizaciones en las que los parametros de control de conformacion de borde vanan a lo largo de la lmea 290, cada punto 464 y 466 tiene un conjunto asociado de parametros de control de conformacion de borde, que pueden diferir ligeramente desde un punto hasta el siguiente. En realizaciones en las que los parametros de control de conformacion de borde se aplican uniformemente a lo largo de la lmea 290, puede usarse un unico conjunto de parametros de control de conformacion de borde para definir la conformacion del borde de todos los puntos.
En referencia de nuevo a la figura 13, el proceso continua entonces en el bloque 510, que dirige el microprocesador 142 para leer las coordenadas (x,y,z) para el primer punto identificado en la region 480 (por ejemplo el punto 486).
El bloque 512 dirige entonces el microprocesador 142 para interpolar los parametros de control de conformacion de borde para el primer punto identificado. La region 480 se muestra en mayor detalle en la figura 14. En referencia a la figura 14, la region 480 proporciona un sistema de coordenadas local para interpolar entre los parametros de control de conformacion de borde asociados con cada punto 464 y 466 respectivo. El sistema de coordenadas tiene un eje s que se extiende en una direccion 562 y un eje t que se eXtiende en una direccion 564. En esta realizacion, el punto 476 se toma como el origen (0,0), y los puntos 464, 466, y 478 se asocian con las coordenadas s y t de (0,1), (1,1) y (1,0) respectivamente. Por consiguiente, pueden determinarse las coordenadas s y t (si,ti) para el punto 486, donde S1 y ti tienen valores de entre 0 y 1.
La interpolacion de los parametros de control de conformacion de borde implica el uso de la coordenada si del punto 486 para interpolar cada uno de los parametros de control de conformacion de borde (altura, angulo, T1 y T2) para producir un nuevo conjunto de parametros de control de conformacion de borde en s = s1 para el punto 486.
El nuevo conjunto de parametros de control de conformacion de borde define una parte de perfil interpolada 558 en s = s1 que esta asociada con el punto 486. El punto ajustado 486 (mostrado como punto 554 en la figura 14) se encuentra en la parte de perfil interpolada 558. La conformacion de la parte de perfil interpolada 558 esta definida por una funcion tal como una curva de Bezier de tercer orden, tal como se describio anteriormente en la primera parte de perfil 302 en la representacion grafica 300 mostrada en la figura 9.
El bloque 514 dirige entonces el microprocesador 142 para calcular las coordenadas para el punto modificado 554 usando la coordenada t=ti del punto 486 y la funcion que define la parte de perfil interpolada 558 para calcular una desviacion del punto 486 para calcular las coordenadas del punto modificado 554. En realizaciones en las que la parte de perfil interpolada 558 esta definida por una curva de Bezier, no es posible determinar explfcitamente la desviacion (tal como encontrando rames de un polinomio, por ejemplo), y en tal realizacion la desviacion con respecto a las coordenadas puede determinarse mediante subdivision recursiva de la parte de perfil.
El bloque 516 dirige entonces el microprocesador 142 para guardar las coordenadas ajustadas del punto 486 (es decir las coordenadas del punto 554) al almacen 184 de la RAM 148.
El proceso continua entonces en el bloque 518, que dirige el microprocesador 142 para determinar si el punto ajustado es el ultimo punto identificado en la region. En caso negativo, el bloque 514 dirige entonces el microprocesador 142 al bloque 522, que dirige el microprocesador 142 para leer las coordenadas del siguiente punto identificado en la region 480 (es decir el punto 488). El bloque 522 dirige entonces el microprocesador 142 para volver al bloque 512, y se repiten los bloques 512 - 518 para el siguiente punto para calcular coordenadas ajustadas para el punto 488.
Si en el bloque 518, el punto ajustado fue el ultimo punto identificado, entonces el bloque 514 dirige el microprocesador 142 al bloque 520. El bloque 520 dirige el microprocesador 142 para determinar si se ha procesado la ultima region, en cuyo caso el proceso 500 termina en 524. Si en el bloque 520 hay todavfa regiones adicionales
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para procesarse, entonces el microprocesador 142 se dirige al bloque 526. El bloque 526 dirige el microprocesador 142 para leer los vertices de la siguiente region y dirige entonces el microprocesador 142 para repetir los bloques 506 - 522 para la siguiente region.
Una vez que se han procesado todas las regiones en ambos lados de la lmea 290, la pluralidad de puntos de salida en el almacen 184 de la RAM 148 representan la superficie modificada del molde.
En referencia a la figura 15, se muestra en general en 580 una vista a modo de ejemplo de una superficie de molde modificada correspondiente al torso 108 mostrado en la figura 7. La representacion de molde modificada incluye bordes modificados 582 y 584 para formar ensanchamientos en el artefacto que va a moldearse.
La pluralidad de puntos de salida en el almacen 184 puede transformarse adicionalmente en un conjunto de instrucciones de tallado para controlar la maquina de CAM 106 mostrada en la figura 1 para producir el molde.
El artefacto se produce generalmente cubriendo la superficie del molde con un material termoplastico u otro y haciendo que el material se adapte a la superficie del molde mientras que se mantiene el material termoplastico en un estado moldeable. Una vez curado suficientemente en el molde (por ejemplo mediante enfriamiento del molde), el artefacto puede retirarse, y si es necesario, recortarse o procesarse de otro modo para formar el artefacto final.
En otra realizacion, el microprocesador 142 hace que la interfaz 166 del circuito de procesador 140 (mostrado en la figura 2) produzca adicionalmente una senal en la salida 168 codificada con un conjunto de puntos que definen las lmeas 290 y 292 que corresponden a los bordes deseados del artefacto. El molde con el artefacto curado vuelve a montarse entonces en la maquina de CAM 106 y el artefacto curado en el molde se recorta automaticamente mediante la parte de herramienta de maquina 118 en respuesta a recibir la senal en el controlador 122. Ventajosamente, en esta realizacion que ha formado el molde, tambien se definen las ubicaciones de borde deseadas y pueden usarse para automatizar adicionalmente la produccion del artefacto.
Ventajosamente, los procesos descritos anteriormente facilitan la modificacion de una superficie de un molde a lo largo de un borde deseado de un artefacto que va a producirse usando el molde. Ademas, al proporcionar una representacion grafica de una conformacion de borde en el borde deseado del artefacto, se proporciona a un usuario una vista previa sencilla que facilita cambios interactivos a la conformacion del borde.
Aunque se han descrito e ilustrado realizaciones espedficas de la invencion, tales realizaciones deben considerarse unicamente ilustrativas de la invencion y no limitativas de la invencion tal como se interpreta segun las reivindicaciones adjuntas.

Claims (24)

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8. 9.
REIVINDICACIONES
Metodo para producir una representacion de un molde (580) para formar un artefacto para un cuerpo vivo, teniendo el molde una superficie (200) definida por una pluralidad de puntos de entrada (202) que representan una conformacion del molde, caracterizandose el metodo por:
recibir puntos de identificacion de entrada de usuario que representan una lmea (290) correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre la superficie del molde;
identificar regiones (480, 482) que se extienden a lo largo de dicha superficie en lados opuestos de dicha lmea;
ajustar al menos una coordenada de al menos uno de dicha pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de dichas regiones para alterar la conformacion de dicha superficie en dicha al menos una region para producir una representacion de superficie modificada; y
almacenar dicha representacion de superficie modificada en una memoria de ordenador (148) para producir una representacion modificada del molde.
Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas presentar visualmente una representacion grafica (300) de dicha representacion de superficie modificada en dicha al menos una region, representando dicha representacion grafica un perfil de dicha representacion de superficie modificada tomada en un plano generalmente normal a la superficie y que se extiende a lo largo de la superficie en lados opuestos de dicha lmea correspondiente a dicho borde deseado.
Metodo segun la reivindicacion 2, en el que presentar visualmente dicha representacion grafica comprende presentar visualmente porciones de perfil primera y segunda (302, 304), representando dicha primera parte de perfil un perfil de dicha representacion de superficie modificada hasta un punto colindante con dicho borde deseado del artefacto, y representando dicha segunda parte de perfil un perfil de dicha representacion de superficie modificada adyacente a dicho borde deseado del artefacto.
Metodo segun la reivindicacion 3, que comprende ademas afectar a una conformacion de dicha primera parte de perfil en respuesta a una primera entrada de usuario.
Metodo segun la reivindicacion 4, que comprende ademas afectar a una conformacion de dicha segunda parte de perfil en respuesta a cambios en dicha conformacion de dicha primera parte de perfil.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en el que afectar a dicha conformacion de dicha primera parte de perfil comprende afectar a dicha conformacion de dicha primera parte de perfil en respuesta a recibir una entrada de usuario de al menos uno de:
un parametro (314) que define una alteracion deseada a dicha conformacion de la superficie;
una altura (316) de dicho borde deseado de dicho artefacto;
una distancia de retroceso (318) desde dicho borde deseado de dicho artefacto;
un angulo (320) de dicha primera parte de perfil en dicho borde deseado de dicho artefacto;
un parametro de tension (322) que afecta a la rectitud de dicha primera parte de perfil proxima a dicho borde deseado; y
un parametro de tension (324) que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil distal con respecto a dicho borde deseado.
Metodo segun la reivindicacion 4, que comprende ademas afectar a una conformacion de dicha segunda parte de perfil en respuesta a una segunda entrada de usuario.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende ademas recibir dicha pluralidad de puntos de entrada (202) que representan dicha conformacion del molde.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende ademas transformar dicha representacion modificada del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador (106) para producir el molde.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende ademas:
formar el artefacto en el molde; y
transformar dichos puntos que representan dicha lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto
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sobre una superficie del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para recortar el artefacto a lo largo de dicho borde deseado mientras se monta en el molde.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que identificar dichos puntos que representan dicha lmea comprende:
presentar visualmente una representacion de la superficie (280); e
identificar una pluralidad de puntos sobre dicha representacion de la superficie presentada visualmente, representando dicha pluralidad de puntos dicha lmea.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que identificar dichas regiones comprende identificar una pluralidad de regiones poligonales (480, 482) a lo largo de dicha lmea.
Metodo segun la reivindicacion 12, que comprende ademas identificar al menos un punto sobre la superficie que cae dentro de dicha region poligonal.
Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho ajuste comprende ajustar dicha al menos una coordenada para hacer que dicha representacion de superficie modificada se extienda hacia el exterior desde la superficie.
Medio legible por ordenador codificado con codigos para dirigir un circuito de procesador para ejecutar el metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
Aparato para producir una representacion de un molde (580) para formar un artefacto para un cuerpo vivo, teniendo el molde una superficie (200) definida por una pluralidad de puntos de entrada (202) que representan una conformacion del molde, caracterizandose el aparato por:
medios para recibir puntos de identificacion de entrada de usuario que representan una lmea (290) correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre la superficie del molde;
medios para identificar regiones (480, 482) que se extienden a lo largo de dicha superficie en lados opuestos de dicha lmea;
medios para ajustar al menos una coordenada de al menos uno de dicha pluralidad de puntos de entrada que cae dentro de al menos una de dichas regiones para alterar la conformacion de dicha superficie en dicha al menos una region para producir una representacion de superficie modificada en memoria; y
medios para almacenar (148) dicha representacion de superficie modificada para producir una representacion modificada del molde.
Aparato segun la reivindicacion 16, que comprende ademas medios para presentar visualmente una representacion grafica (300) de dicha representacion de superficie modificada en dicha al menos una region, representando dicha representacion grafica un perfil de dicha representacion de superficie modificada tomada en un plano generalmente normal a la superficie y que se extienden a lo largo de la superficie en lados opuestos de dicha lmea correspondiente a dicho borde deseado.
Aparato segun la reivindicacion 17, en el que dichos medios para presentar visualmente dicha representacion grafica comprenden medios para presentar visualmente porciones de perfil primera y segunda (302, 304), representando dicha primera parte de perfil un perfil de dicha representacion de superficie modificada hasta un punto colindante con dicho borde deseado del artefacto, y representando dicha segunda parte de perfil un perfil de dicha representacion de superficie modificada adyacente a dicho borde deseado del artefacto.
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Aparato segun la reivindicacion 18, que comprende ademas medios para afectar a una conformacion de dicha primera parte de perfil en respuesta a una primera entrada de usuario.
Aparato segun la reivindicacion 19, que comprende ademas medios para afectar a una conformacion de dicha segunda parte de perfil en respuesta a cambios en dicha conformacion de dicha primera parte de perfil.
Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 20, en el que dichos medios para afectar a dicha conformacion de dicha primera parte de perfil comprenden medios para afectar a dicha conformacion de dicha primera parte de perfil en respuesta a recibir una entrada de usuario de al menos uno de:
un parametro (314) que define una alteracion deseada a dicha conformacion de la superficie;
una altura (316) de dicho borde deseado de dicho artefacto en dicha al menos una region;
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una distancia de retroceso (318) desde dicho borde deseado de dicho artefacto;
un angulo (320) de dicha primera parte de perfil en dicho borde deseado de dicho artefacto;
un parametro de tension (322) que afecta a la rectitud de dicha primera parte de perfil proxima a dicho borde deseado; y
un parametro de tension (324) que afecta a la rectitud de la primera parte de perfil distal con respecto a dicho borde deseado.
22. Aparato segun la reivindicacion 19, que comprende ademas medios para afectar a una conformacion de dicha segunda parte de perfil en respuesta a una segunda entrada de usuario.
23. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 22, que comprende ademas medios para recibir dicha pluralidad de puntos de entrada (202) que representan dicha conformacion del molde.
24. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, que comprende ademas medios para transformar dicha representacion modificada del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador (106) para producir el molde.
25. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 24, que comprende ademas: medios para formar el artefacto en el molde; y
medios para transformar dichos puntos que representan dicha lmea correspondiente a un borde deseado del artefacto sobre una superficie del molde en un conjunto de instrucciones que pueden operarse para controlar una maquina de fabricacion asistida por ordenador para recortar el artefacto a lo largo de dicho borde deseado mientras se monta en el molde.
26. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, en el que dichos medios para identificar dichos puntos que representan dicha lmea comprenden:
medios para presentar visualmente una representacion de la superficie (280); y
medios para identificar una pluralidad de puntos sobre dicha representacion de la superficie presentada visualmente, representando dicha pluralidad de puntos dicha lmea.
27. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 26, en el que dichos medios para identificar dichas regiones comprenden medios para identificar una pluralidad de regiones poligonales (480, 482) a lo largo de dicha lmea.
28. Aparato segun la reivindicacion 27, que comprende ademas medios para identificar al menos un punto sobre la superficie que cae dentro de dicha region poligonal.
29. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 28, en el que dichos medios para ajustar comprenden medios para ajustar dicha al menos una coordenada para hacer que dicha representacion de superficie modificada se extienda hacia el exterior desde la superficie.
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