IT201700008019A1

IT201700008019A1 - Metodo di misurazione dello spessore di dispositivi ottenuti per termoformatura

Info

Publication number: IT201700008019A1
Application number: IT102017000008019A
Authority: IT
Inventors: Sandro Barone; Armando Viviano Razionale; Alessandro Paoli
Original assignee: Nivol S R L
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-07-25
Also published as: EP3574284B1; EP3574284A1; US20210330434A1; WO2018138650A1

Description

METODO DI MISURAZIONE DELLO SPESSORE DI DISPOSITIVI OTTENUTI

PER TERMOFORMATURA

La presente invenzione concerne un metodo di misurazione dello spessore di dispositivi ottenuti per termoformatura. In particolare, la presente invenzione si riferisce a un metodo di misurazione dello spessore di dispositivi dentali ortodontici ottenuti da processi di termoformatura quali apparecchi ortodontici per il riposizionamento dentale incrementale, bite, guide occlusali e così via.

Negli ultimi anni, stanno prendendo sempre più piede gli apparecchi ortodontici, anche noti semplicemente come "apparecchi per denti", del tipo trasparente o invisibile, utilizzati in luogo dei tradizionali apparecchi ortodontici del tipo fisso o mobile.

Rispetto agli apparecchi ortodontici tradizionali, gli apparecchi invisibili non richiedono di posizionare sui denti piastrine e/o archi metallici, quali quelli tipici di un apparecchio fisso. In tal modo, oltre a rendere più agevole l'applicazione dell'apparecchio, l'aspetto estetico del paziente durante il trattamento rimane inalterato. Inoltre, rispetto agli apparecchi fissi, risulta agevole mantenere un buon livello di igiene dentale, essendo possibile rimuovere gli apparecchi per una più profonda pulizia sia dentale, sia degli apparecchi stessi.

In genere un trattamento ortodontico impiegante apparecchi invisibili prevede la progettazione di un set di mascherine trasparenti calzabili sull'arcata da trattare che partono da una conformazione complementare a un'arcata dentale sostanzialmente simile a quella iniziale, fino ad arrivare ad avere conformazione complementare all'arcata auspicata, passando per una pluralità di conformazioni intermedie. Ciascuna mascherina progettata per il piano di cura ha lo scopo di portare l'arcata alla disposizione successiva e, in tal modo, di spostare in maniera incrementale e dunque graduale, i singoli denti dell'arcata da una disposizione iniziale a quella finale.

Una metodologia al giorno d'oggi largamente diffusa di produzione delle mascherine prevede di impiegare processi di termoformatura di una lastra termoplastica su uno stampo positivo della corrispondente arcata dentale, iniziale, intermedia o finale a seconda della specifica mascherina da produrre.

Successivamente alla produzione delle mascherine per termoformatura è necessario effettuare un controllo dello spessore del prodotto finale termoformato al fine di verificarne la qualità ed eventualmente procedere a scartare mascherine aventi globalmente o anche solo localmente uno spessore differente da quello di progetto. Il processo di termoformatura offre, infatti, un controllo limitato sullo spessore del prodotto finito e richiede pertanto che siano effettuate apposite verifiche a valle del processo produttivo.

La misurazione dello spessore di oggetti ottenuti attraverso processi di termoformatura risulta tuttavia complessa soprattutto a causa del ridotto spessore dell’oggetto risultante. Quando l’oggetto ha uno spessore molto ridotto non è infatti possibile effettuare misure a campo intero, utilizzando tecnologie semplici e facilmente reperibili. A titolo di esempio, la tecnica di misurazione oggigiorno più impiegata è la micro tomografia computerizzata che permette di acquisire lo spessore di oggetti anche sottili con elevata accuratezza. Tuttavia, trattandosi di una tecnica radiografica, comporta problematiche legate ai costi e alla reperibilità degli strumenti di misura.

Alla luce di quanto sopra, il problema alla base della presente invenzione è quello di ideare un metodo di misurazione che permetta di rilevare lo spessore a campo intero di oggetti ottenuti da processi di termoformatura in maniera rapida, semplice e affidabile, attraverso apparecchiature facilmente accessibili.

In accordo con un suo primo aspetto, l'invenzione riguarda dunque un metodo di misurazione dello spessore di dispositivi ottenuti per termoformatura di una lastra di materiale termoplastico su uno stampo positivo, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel:

- acquisire una pluralità di immagini del dispositivo ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo e derivare dalle stesse un modello digitale tridimensionale dell'assieme costituito dallo stampo positivo e dal dispositivo ottenuto per termoformatura calzato sullo stesso;

- acquisire una pluralità di immagini dello stampo positivo in assenza del dispositivo termoformato calzato e derivare dalle stesse un modello digitale tridimensionale del solo stampo positivo;

- confrontare (130) i due modelli digitali tridimensionali derivati e calcolare lo spessore del dispositivo termoformato (20) sulla base delle differenze rilevate dal confronto.

La Richiedente ha individuato che, attraverso la semplice procedura di acquisizione delle immagini del prodotto termoformato calzato sul modello positivo e del solo modello, è possibile derivare i modelli digitali tridimensionali delle due configurazioni e, da questi, lo spessore del dispositivo termoformato mediante una comparazione dei modelli derivati.

Vantaggiosamente tale tecnica non richiede dunque l'impiego di strumentazione sofisticata. L'acquisizione delle immagini e la successiva derivazione dei rispettivi modelli digitali tridimensionali può infatti essere realizzata mediante strumentazione più facilmente accessibile sia in termini di reperibilità, sia in termini di costi, quale ad esempio uno scanner ottico o laser.

Inoltre, la Richiedente ha riscontrato che la risoluzione della misura risulta comparabile a quella offerta dalle rivelazioni oggigiorno effettuate mediante micro tomografia computerizzata, fornendo una mappa dello spessore del dispositivo in ogni punto con una risoluzione di almeno 10 µm.

Pertanto, il metodo di misurazione secondo l'invenzione consente di ottenere rapidamente e con semplicità una valutazione dello spessore del dispositivo termoformato sufficientemente precisa per essere utilizzata per le successive analisi relative alla qualità del manufatto oppure per la creazione di modelli digitali realistici dello stesso, utilizzabili ad esempio per analisi strutturali come l’analisi ad elementi finiti.

La presente invenzione può presentare almeno una delle caratteristiche preferite che seguono, queste ultime sono in particolare combinabili tra loro a piacere allo scopo di soddisfare specifiche esigenze applicative.

Preferibilmente, la fase di confronto tra i due modelli digitali tridimensionali comprende il ricavare punto per punto le distanze presenti tra i due modelli, lo spessore punto per punto del dispositivo coincidendo con le distanze ricavate.

Vantaggiosamente, i modelli digitali tridimensionali permettono di identificare i punti che compongono le superfici degli oggetti di cui si sono acquisite le immagini. La distanza può quindi essere misurata, semplicemente confrontando le coordinate nello spazio dei punti corrispondenti che compongono le superfici nei due modelli.

Preferibilmente, il metodo di misurazione comprende una fase che consiste nell'inserire una pluralità di target di riferimento sullo stampo positivo, precedentemente alle fasi di acquisizione di immagini e derivazione di modelli.

Più preferibilmente, il metodo di misurazione comprende una fase che consiste nell'allineare i modelli digitali tridimensionali acquisiti.

Ancora più preferibilmente, la fase di allineamento consiste nel sovrapporre i target di riferimento presenti in entrambi i modelli digitali tridimensionali.

In questo modo è vantaggiosamente garantito che i due modelli digitali tridimensionali siano perfettamente allineati prima di ricavare la distanza punto per punto tra gli stessi come sopra indicato.

Preferibilmente, le immagini del dispositivo ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo e/o le immagini dello stampo positivo sono acquisite mediante uno scanner ottico.

In alternativa o in combinazione, le immagini del dispositivo ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo e/o le immagini dello stampo positivo sono acquisite mediante uno scanner laser.

Preferibilmente, il dispositivo ottenuto per termoformatura è un dispositivo dentale ortodontico e lo stampo positivo è un modello di un'arcata dentale.

Più preferibilmente, il dispositivo dentale ortodontico è una mascherina trasparente ortodontica calzabile su un'arcata dentale.

Il metodo di misurazione dello spessore secondo l'invenzione trova applicazione particolarmente vantaggiosa con riferimento alla realizzazione di mascherine per piani di trattamento ortodontici. Infatti, la rapidità di applicazione del metodo senza tuttavia dover rinunciare a un'elevata accuratezza di misura, si sposa particolarmente bene con il numero elevato di mascherine che compongono un set necessario per un piano di trattamento completo, rendendo particolarmente rapida, ma comunque affidabile la fase di controllo di qualità successiva alla produzione delle mascherine.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcune sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati.

Le differenti caratteristiche nelle singole configurazioni possono essere combinate tra loro a piacere secondo la descrizione precedente, qualora ci si dovesse avvalere dei vantaggi risultanti in modo specifico da una particolare combinazione.

In tali disegni,

- la figura 1 è uno schema a blocchi di una forma di realizzazione preferita del metodo di misurazione dello spessore di dispositivi termoformati secondo la presente invenzione;

- le figure 2a e 2b sono viste assonometriche rispettivamente di un assieme costituito da uno stampo e un corrispondente dispositivo ottenuto da un processo di termoformatura su tale stampo calzato sullo stesso e del solo stampo.

Nella seguente descrizione, per l'illustrazione delle figure si ricorre a numeri o simboli di riferimento identici per indicare elementi costruttivi con la stessa funzione. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti possono non essere ripetuti in tutte le figure.

Il metodo di misurazione dello spessore di dispositivi termoformati sarà di seguito descritto in termini esemplificativi e non limitativi con particolare riferimento alla misurazione dello spessore di una mascherina trasparente ortodontica. Tuttavia, lo stesso metodo di misurazione dello spessore è applicabile per la misurazione dello spessore di qualunque oggetto ottenuto attraverso termoformatura.

Con riferimento alla figura 1, è mostrata una forma di realizzazione preferita del metodo di misurazione dello spessore di un dispositivo ottenuto per termoformatura secondo la presente invenzione, complessivamente indicato con 100.

Il metodo di misurazione 100 comprende una prima fase 110 nell'ambito della quale viene acquisita una pluralità di immagini dello stampo positivo 10 impiegato nella termoformatura del dispositivo con su calzato il dispositivo 20 termoformato stesso, che nella fattispecie di figura 2a è una mascherina ortodontica, e derivato un corrispondente modello digitale tridimensionale.

Durante la fase successiva 120, viene derivato il modello digitale tridimensionale dello stampo positivo 10 (illustrato in figura 2b) in assenza della mascherina 20 anche in questo caso attraverso l'acquisizione di una pluralità di immagini corrispondenti.

La fase seguente 130 prevede che lo spessore a campo intero sia ricavato calcolando punto per punto le distanze presenti tra i due modelli digitali tridimensionali. Nello specifico sono confrontate le coordinate nello spazio dei punti corrispondenti che compongono le superfici nei due modelli. Per ogni punto della superficie definita dal modello digitale dello stampo positivo 10, viene localizzato il punto ad esso più prossimo appartenente alla superficie definita dal modello dell'assieme costituito dallo stampo 10 e dal dispositivo 20 calzato sullo stesso 10. In questo modo si ottiene la distanza tra i due punti nello spazio e dunque lo spessore dello oggetto calzato.

La fase di calcolo 130 dello spessore attraverso la valutazione delle distanze tra punti corrispondenti nei due modelli digitali tridimensionali relativi rispettivamente allo stampo 10, con e senza mascherina 20 calzata, richiede che tali modelli siano perfettamente allineati.

E' pertanto preferibilmente prevista una fase 105 di inserimento di target di riferimento sullo stampo positivo 10 prima delle fasi di acquisizione di immagini e conseguente derivazione dei modelli digitali tridimensionali 110 e 120.

Successivamente alle fasi di acquisizione e derivazione110 e 120, ma prima della fase di calcolo delle distanze 130, ha dunque luogo una fase di allineamento 125 dei modelli digitali tridimensionali ottenuti, effettuata sovrapponendo i target di riferimento presenti in entrambe i modelli derivati dalle immagini acquisite.

La fase di inserimento 105 dei target di riferimento e la fase di allineamento 125 risultano superflue qualora le due immagini siano acquisite dallo stesso strumento senza che tra la prima 110 e la seconda 120 fase di acquisizione lo stampo positivo 10 sia spostato. In tale ipotesi, infatti, i modelli derivati dalle immagini risultano già perfettamente allineati.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del metodo di misurazione dello spessore di dispositivi ottenuti per termoformatura oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.

Dalle forme di realizzazione sopra descritte sono possibili ulteriori varianti, senza allontanarsi dall'insegnamento dell'invenzione.

È chiaro, infine, che un metodo di misurazione dello spessore di dispositivi ottenuti per termoformatura così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo (100) di misurazione dello spessore di dispositivi (20) ottenuti per termoformatura di una lastra di materiale termoplastico su uno stampo positivo (10) caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi che consistono nel: - acquisire (110) una pluralità di immagini del dispositivo (20) ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo (10) e derivare dalle stesse un modello digitale tridimensionale dell'assieme costituito dallo stampo positivo (10) e dal dispositivo (20) ottenuto per termoformatura calzato sullo stesso (10); - acquisire (120) una pluralità di immagini dello stampo positivo (10) in assenza del dispositivo termoformato (20) calzato e derivare dalle stesse un modello digitale tridimensionale del solo stampo positivo (10); - confrontare (130) i due modelli digitali tridimensionali derivati e calcolare lo spessore del dispositivo termoformato (20) sulla base delle differenze rilevate dal confronto.
2. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di confronto (130) tra i due modelli digitali tridimensionali comprende il ricavare punto per punto le distanze presenti tra i due modelli, lo spessore punto per punto del dispositivo (20) coincidendo con le distanze ricavate.
3. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente in aggiunta una fase (105) che consiste nell'inserire una pluralità di target di riferimento sullo stampo positivo (10), precedentemente alle fasi (110,120) di acquisizione di immagini e derivazione di modelli.
4. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, comprendente in aggiunta una fase (125) che consiste nell'allineare i modelli digitali tridimensionali acquisiti.
5. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo la rivendicazione 4 quando dipendente dalla rivendicazione 3, in cui la fase di allineamento (125) consiste nel sovrapporre i target di riferimento presenti in entrambi i modelli digitali tridimensionali.
6. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le immagini del dispositivo ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo e/o le immagini dello stampo positivo sono acquisite mediante uno scanner ottico.
7. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le immagini del dispositivo ottenuto per termoformatura in configurazione calzata sullo stampo positivo e/o le immagini dello stampo positivo sono acquisite mediante uno scanner laser.
8. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo (20) ottenuto per termoformatura è un dispositivo dentale ortodontico e lo stampo positivo (10) è un modello di un'arcata dentale.
9. Metodo (100) di misurazione dello spessore secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo dentale ortodontico (20) è una mascherina trasparente ortodontica.