JPH05212063A - スキャン装置 - Google Patents

スキャン装置

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JPH05212063A
JPH05212063A JP31772792A JP31772792A JPH05212063A JP H05212063 A JPH05212063 A JP H05212063A JP 31772792 A JP31772792 A JP 31772792A JP 31772792 A JP31772792 A JP 31772792A JP H05212063 A JPH05212063 A JP H05212063A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 センサは、モデル3 の輪郭3aを感知し、この
感知に対応して表示i1を発信する。この表示は、例えば
歯科用移植片、支持部材、またはこれらの部材を生産す
るためのツールを生産するツール機器を制御するために
使用される。表示i1は、信号アレイi13 を発信するコン
ピュータ23へ送られる。信号アレイi13 は、ツール機器
の制御を実行しまたはこれに含まれ、ツール機器が生産
の際、十分満足のいく精度／公差で作動できるよう、選
択または短縮される。 【効果】 表示がコンピュータに入力され、ここからツ
ール機器の制御を実行し、またはこれに含まれる信号ア
レイが発信される。これによりコンピュータが実行する
表示のセンサ機能および／または選択機能は、信号アレ
イの桁によりツール機器が十分満足のいく精度で作動で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モデル上においてス
キャン可能な輪郭に適用されるスキャン機能により、人
体に移植される物質（例えば歯科用移植片や支持部材）
またはそのツールの生産に関連して高精度に作動するツ
ールの制御に使用される表示の発生装置に関するモデル
は三次元モデルが望ましい。
【０００２】
【従来の技術】人体に移植される代用部材や支持部材を
生産するため、従来からコピー切削カッターが使用され
ている。このカッターにモデルが当てられ、感知され、
この感知に対応し、ツールによりブランクが加工され、
モデルと同じ形状の物質またはそのツールが形成され
る。
【０００３】スウェーデンの特許出願No.9003967-8に
は、モデルのセンサ機能またはスキャン機能が加工装置
と分離され、コンピュータが加工装置への制御信号を発
生するシステムが開示されている。
【０００４】コピー切削カッターの使用は、生産速度の
点で限界がある。また、読み取り機能と加工機能を同じ
条件に配置せねばならないという欠点もある。モデルの
外形は、コピー切削カッターの構造に大きく左右され
る。すなわち対象モデルの形状の変化や付加、または輪
郭の拡大などを自由に選択し、これを実行することがで
きない。
【０００５】センサ機能と加工機能が別個に配置される
機器に関し、適正な読み取り機能とこのようにして得ら
れた表示の加工が実行されることが望まれている。表示
と制御は、不明瞭でないスキャンおよび感知が最適に、
または制御信号機能をできるだけ最小に抑えた状態に調
整されるよう、整合可能でなければならない。
【０００６】読み取りデータ／情報の量は、制御の精度
を維持しつつ、コンピュータの加工機能と選択機能が簡
略化／削減される様、最小限に抑えなければならない。
スキャンと感知の原理およびデータ処理装置内の格納機
能は、この意味において非常に重要である。
【０００７】ある場所から他の場所へと情報を伝達する
ため、遠隔通信媒体（例えば公共電話網による通信）が
使用される場合、必要な信号量を減らすことが非常に重
要である。スキャンおよび加工量が少ない場合、データ
処理装置により読み取り情報の特徴部を抜き出し、これ
らを媒体を介して伝送し、ツール機器が正確に制御され
るのに十分な制御信号が得られるよう、上記特徴部によ
り、受信側で複製を再構成することが重要である。
【０００８】コンタクト装置／センサ信号によるスキャ
ンおよび感知において、輪郭と協働する部分の器官の形
状が、ブランクを加工することでツール部の形状と関連
づけられることも重要である。最適な関係を形成するこ
とで、読み取りおよび加工情報が大幅に減らされる。
【０００９】処理データまたは情報をデータ処理装置内
で増加させることなく、センサおよび制御機能を互いに
関連づけることも重要である。コンピュータに入力され
た情報の読み込みおよび読み出しの関係も、制御の発生
により、処理機能を読み出し機能よりはやく実行させる
よう、読み出し機能を読み込み機能から分離させるよう
に設定する必要がある。
【００１０】実施例において、本発明は輪郭と相互に作
用し、輪郭の表面との接合曲面を有する輪郭センサ部を
有する。この曲面、例えば球面の寸法は、輪郭の詳細と
関連づけられるため、感度（分解能）を低くすることが
できる。
【００１１】歯科用移植材、ブリッジなどを生産する場
合、ツール機器は100-数100 分の１ミリ（例えば0.01〜
0.09mm) の精度／公差の範囲で作動する必要がある。実
施例でのスキャンの分解能（レーザーによるスキャン）
の場合は、1000または数1000分の１ミリと、明らかに大
きくなっている。
【００１２】本発明の目的は、上述のような構造上の問
題を解決することにある。本発明による新規な装置の特
徴は、表示がコンピュータに入力され、ここからツール
機器の制御を実行し、またはこれに含まれる信号アレイ
が発信される点にある。コンピュータが実行する表示の
センサ機能および／または選択機能は、信号アレイの桁
によりツール機器が十分満足のいく精度で作動できるよ
うに選択される。
【００１３】本実施例のセンサ機能は、輪郭に沿って作
用する第１部材（例えば針）と共に作用する。輪郭に沿
って作用するこの部分において、第１部材は第２部材の
第２形状に実質的に対応する第１形状を表示する。この
第２部材はツール機器に含まれ、第２形状を含む部分
と、形成工程でのブランクと相互に作用する。この部分
は、切削カッターから構成される。これら第１および第
２形状は、実質的に球状をなす。さらにツール機器のセ
ンサ機能と加工機能が相互に調整されるため、線形送信
機能が起動する。センサ機能と加工機能が異なる速度で
作動する。ここでは、加工機能の速度がセンサ機能の速
度を上回る点が重要である。
【００１４】コンピュータは、そのメモリに表示や表示
に必要な情報が格納されるように設計されることが望ま
しい。メモリは、例えば磁気内部またはＲＡＭ型第１メ
モリから構成することができる。この場合、情報が格納
される際、第２メモリも使用される。第２メモリの例と
して永久磁石型があげられる。従って情報の読み込み機
能を読み出し機能から分離すれば、制御信号の発信は、
表示の読み込みよりも早く実行される。
【００１５】本実施例のセンサ機能は、プラスタのよう
な軟らかい、または脆い材料からつくられたモデルで実
行される。ツール機器援助で、本体及びツール部分は完
全に又は部分的に堅く、柔らかいまたは脆い材料からつ
くられているかもしれない。
【００１６】本実施例では、ツール機器の制御による第
２情報の形成に関する表示に基づく第１情報がコンピュ
ータにより短縮される。第１および／または第２情報
は、制御情報が遅れて送信される遠隔通信媒体（公共電
話網）を介して格納装置に格納される。この格納装置の
容量は、複数の輪郭の感知情報を格納できるよう設計さ
れることが望ましい。この格納装置の容量は、少なくと
も２−３メガバイトとする。
【００１７】本実施例においてセンサ機能は、モデルの
回転中およびこれと同時に発生するモデルとセンサ間の
相対的な変位の際実行される。センサ機能は、１回転あ
たり多くの回数（例えば１回転あたり３６０回）実行さ
れる。相対的な変位は、１回転あたり約0.1mm となるよ
う選択できる。本実施例では、表示および／または制御
の特徴部のみが使用されている遠隔通信媒体で送信され
る。制御／制御信号は、特徴部により受信側で複製され
る。
【００１８】本発明は、短縮機能に関し、周知の数学原
理を適用している。
【００１９】上述のごとく開示された結果、センサ機能
で得られた情報量を大幅に減らすことができ、コンピュ
ータの容量とスペースも最小限に抑えられた。同時に、
関連するリンクを介した送信も時間の点で簡略化／短縮
された。センサおよび制御信号発信機能はそれぞれ分離
され、別個に実行される。複数のセンサ・ステーション
を同じコンピュータに接続することができ、同様に複数
のセンサおよびコンピュータは、同じまたは異なる接続
を介して同じ１台のツール機器に接続される。情報量が
かなり減らされるため、コンピュータの処理時間は短縮
され、送信される制御情報量も減少する。上述の原理に
より、接触をすることなく、対象モデルの輪郭の詳細部
をより正確に感知する可能性ももたらされた。センサ機
能から得られた表示は、上述の選択機能によりコンピュ
ータ内で減少／短縮される。輪郭に対するセンサ装置の
球状をなす接合部により、軟らかいおよび／または脆い
モデルの感知が実行される。センサおよび加工装置の形
状が識別可能となるよう設計されているため、対象モデ
ルの輪郭を正確に感知することが前提とされている複雑
な計算機能は不要となった。この結果、コンピュータの
処理容量が１／３までに減り、コンピュータのスペース
／体積は１／５まで減らすことができた。
【００２０】本発明の特徴をなす実施例は、添付の図面
を参照することでより明確になる。
【００２１】図１の読み取り装置１は、モデル３が回転
装置４に固定されている機構２から構成される。モータ
ー７により回転軸６に関して矢印の回転方向５（反時計
方向および時計方向）に回転することに加え、装置４と
駆動モーター７は、軸６に関して方向８に長手方向に置
き換え可能に変位される。これにより、モデル３も方向
８に長手方向に置き換え可能に変位する。このような長
手方向の変位は、モーター９により実行される。モデル
３に接触するように配置されているセンサ10は、モデル
３の輪郭３ａに対して弾性的に接触する装置11を有す
る。モデル３が、センサ10と装置11に関連してモーター
７と９の起動により回転、変位されるとき、装置11によ
り輪郭3aが感知されるのに対応し、センサ10からの出力
が表示として受容される。この表示は、１個またはそれ
以上の電気信号ilの形で示される。このような信号は、
信号処理装置12で処理される。信号処理装置12の処理に
より、表示ilがサンプリングされ、このサンプリングに
対応して信号処理装置12の出力12a からデジタル信号i2
が得られる。このデジタル信号は、16ビットの並列送信
でバス接続により送信される。信号処理装置12は、バス
接続により制御装置14に接続される。組み合わせ装置15
により、上述のモーター７と９の駆動、速度調整、およ
び位置決めが制御される。モーターの制御機能は、フィ
ードバック機能で作動し、制御およびフィードバック・
コンダクタ（導線）は、参照番号16、17および18、19と
してそれぞれ示されている。また設定信号と実際値の信
号は、それぞれi3、i4およびi5、i6として示されてい
る。装置15は、入出力15a を介して制御装置14に接続さ
れている。16ビットの並列送信として、さらにバス接続
20が付加されている。この制御装置14は、装置12と15を
それぞれ作動する第１装置14a と第２装置14b から構成
されている。モーター７と９の制御は、この感知および
表示ilに関連する。
【００２２】センサは、24ビットの平行送信用バス接続
22を介して制御装置14に接続されている読み込みおよび
読み出し装置を含むプログラマブル・インターフェース
21を有する。データ処理装置、例えばPC23はＡＴバス接
続などのバス接続を介して読み込みおよび読み出し装置
21に接続されている。ＰＣとしては、１個以上の磁気内
部メモリ25またはＲＡＭ型第１メモリを有するＡＴ−２
８６型を使用することができる。コンピュータ23は永久
磁石型の第２メモリ26、27も有し、メモリ26はハードデ
ィスク、メモリ27はフロッピーディスクでそれぞれ構成
されている。
【００２３】バス接続20の信号はi7、バス接続22の信号
はi8、バス接続24の信号はi9でそれぞれ示される。コン
ピュータ23は、データ通信ポート28に接続され、または
配されており、このポート28を通して制御／表示情報が
入出力28a により読み取り装置へ入力され、または検索
される（図解されていない）。さらにコンピュータ23は
モデム29と接続されているので、遠隔通信網（例えば公
共電話網）の遠隔通信接続30に接続される。モデム29を
介しての接続30へのまたは接続30からの情報は、それぞ
れ参照番号i12 、i13 として示される。
【００２４】コンピュータに適用されるソフトウェア
は、以下の如く周知のものを使用できる。 ・ユーザープログラム ・テキスト、較正プログラム ・ファイル処理プログラム ・データ短縮プログラム ・データ通信プログラム ・遠隔通信網でのモデムを介した自動呼出し／送信プロ
グラム ・シングル／マルチ・ファイルプログラム
【００２５】図２は、図１に関連してモデルの輪郭3a'
を感知している装置11' の拡大図を示す。輪郭3a' と装
置11' との弾性接合は、ばね31により実行される。装置
10'は、装置11' に関連して堅固に配置されている。装
置11' の接合部32は、図示されているように、実質的に
球状をなす方が望ましい。球状の形は参照番号33で示さ
れる。
【００２６】図３において、ブランクは参照番号34で示
されている。このブランク34は例えばチタン、セメント
カーバイド、合金、グラファイトなどからつくられる。
図１の3a、図２の3a' に対応する輪郭3a' を有するブラ
ンク34は、この実施例においては切削カッターからなる
ツール35で加工、処理される。ツールの先端部36は、第
２図における読み取り装置32の形状33に正確に適合する
形状37を有する。ツール／切削カッターは、周知の方法
によりスピンドルに配され、このツールは遠隔通信接続
39（図１の参照番号30に対応。）と図１のモデム29と相
対的に作用するモデム40とを介して制御信号i14 を受信
するツール調整制御部38を有する。このモデム40を介
し、制御信号i14'は制御部38へと送られる。
【００２７】図４と図５には、読み取り原理、すなわち
コンピュータのメモリへと読み込まれるまたはメモリか
ら読み出される感知された値および入力値Ｖがそれぞれ
示されている。モデル3'''は、軸6'に関して回転し、異
なる角度φで感知が実行される。例では１度毎、すなわ
ち１回転に360 回も感知が実行され、読み取り角は０〜
360 と示される。読み取り点は参照番号41で示される。
各回転(360) に対し、モデルは読み取り部33' 、33" に
関してＺの方向へ移動する。この位置は各々モデル3'''
に関連する位置を示している。モデルが回転する毎に発
生する本実施例におけるモデルとセンサ部間の相対的な
変位Ｓ（ピッチ）は0.1mm である。図５の表において、
１度毎のピッチＺは0.1mm/360 である。他のピッチＳと
センサ点の数は広い範囲に存在する。
【００２８】表のＩＳはコンピュータのメモリの読み込
みシーケンスを示し、ＵＳはメモリからの読み出しシー
ケンスを示す。Ｖは、それぞれの角度に対する読み取り
／読み取り可能な値を示す。このような値Ｖは、二進法
または他の適正な形式により表される。シーケンスＩ
Ｓ、ＵＳは、異なる速度で周知の方法により実行でき
る。シーケンスＵＳがシーケンスＩＳよりも高い方が望
ましい。
【００２９】センサ部32の感知面33により、0.5mm から
2.0mm の範囲内にある半径Ｒが示される。(1.0mmが望ま
しい。）この半径は、歯科用移植片やブリッジなどのモ
デルからの生産に適したものとする。感度／分解能など
が低くても輪郭の実際の詳細な形状が得られるよう、感
知面33が選択される。
【００３０】入力されたデータ量を短縮する方法として
は、例えば三次多項式(c1 + c2x +c3x2 + c4x3)のよう
な関数により点数を概算する方法があげられる。コンピ
ュータでの全体量は複数のグループに分けられる。各グ
ループは関数により概算される。従って読み取り装置か
ら工場のコンピュータへと実際の測定データを送信する
代わりに、この関数の係数（この場合c1、 c2、 c3、 c4)
か各グループへ送信される。
【００３１】関数値（指示信号）および各読み取り間の
距離は自明、すなわち可変関数の場合、各グループはf
(x)とｘであるため、最小自乗法で概算される。上記の
ような方程式Ac=fに対する最小自乗法を使った解答は、
AuTAc=A Tf の解答により得られる。Q(x)が所定位置での
指示信号であり、f(x)が同点の概算値である場合、エラ
ーは次式、エラー(x) = f(x)・Q(x) で計算できる。関数
で概算される各グループに含まれる数値は、エラー（エ
ラー(x))が、グループ内のすべての値に対するエラーの
最大許容値を下回るよう、調整されねばならない。上記
の数学処理は周知の方法でコンピュータにより実行され
る。
【００３２】本発明は、上記の説明および添付の図面に
制限されることなく、特許請求の範囲およびその精神か
ら逸脱することなく、任意の変更を加えることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンピュータ(PC)、プログラマブル入出力回
路、信号送信制御装置、および信号センサを含むセンサ
のブロック図。信号送信によりモデル支持体が制御さ
れ、上記信号センサへと信号を送信するセンサに関連
し、この支持体が移動する。
【図２】センサの感知部とモデルの輪郭との相対的な作
用を示す拡大側面図。
【図３】ツール部によるブランクの加工を示す側面図。
図２の輪郭がブランクにより縮小、原寸、または拡大さ
れて形成される。
【図４】感知部とモデルの輪郭間の相互作用を示す拡大
図。
【図５】図４に示され、実施例に基づき実行されるモデ
ルの感知状態を示す表。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 感知の対象である三次元のモデル(3) の
    輪郭(3a)に適用されたセンサ機能により、歯科用移植
    片、支持部材など人体で使用できる物質、またはこのよ
    うな物質のツール部を生産するために高精度で作動する
    ツール機器(35)の制御に使用される表示(i1)を発生さ
    せ、以下を特徴とするスキャン装置。該表示は、ツール
    機器(36)の制御を実行し、またはこれに含まれる信号ア
    レイ(i13) を発生するコンピュータ(23)に適用される。
    該コンピュータが実行する表示のセンサ機能および／ま
    たは選択機能は、該ツール機器が十分満足のいく精度で
    作動するような該振動アレイ(i13) の桁となるよう選択
    される。
  2. 【請求項２】 請求項１において、該センサ機能は、該
    輪郭と相対的に作用する第１装置と協働し、該第１装置
    は、該輪郭の相互作用部において、該ツール機器に含ま
    れる第２装置の第２形状に実質的に対応する第１形状を
    表示する。該第２装置は、該物質とツール部のそれぞれ
    の生産工程でのブランクと共に、該第２形状の伝達部と
    相対的に作用し、該第１形状と第２形状が球面を有する
    ことを特徴とするスキャン装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、該ツール機
    器のセンサ機能と加工機能が相互に調整されることを特
    徴とするスキャン装置。
  4. 【請求項４】 前述の任意の請求項において、該ツール
    機器のセンサ機能と加工機能は、異なる速度で、望まし
    くは加工機能の速度がセンサ機能の速度を上回るように
    作用することを特徴とするスキャン装置。
  5. 【請求項５】 前述の任意の請求項において、該表示を
    示す情報は、コンピュータおよびこれに伴うメモリ、例
    えばＲＡＭ型の磁気内部（第１）メモリおよび／または
    永久磁石型の第２メモリに格納され、該情報の読み込み
    機能が読み出し機能と分離されていることを特徴とする
    スキャン装置。
  6. 【請求項６】 前述の任意の請求項において、該センサ
    機能がプラスターのような軟らかいまたは脆い材料でつ
    くられたモデルで実行され、全体または一部がセメント
    カーバイドまたはセラミック製の該ツール機器、または
    堅い、軟らかい、もしくは脆い材料でつくられた物質
    （ツール部）を全体または部分的に生産するためのツー
    ル部を用いて該物質が生産されることを特徴とするスキ
    ャン装置。
  7. 【請求項７】 前述の任意の請求項において、該コンピ
    ュータにより該ツール機器の制御による第２情報の形成
    に関する表示に基づく第１情報が短縮され、および／ま
    たは該第１および／または第２情報は、該ツール機器に
    対する遠隔通信媒体により実行される伝送機能に関して
    センサ機能および／または制御機能間に発生する制御タ
    イムラグを表すため、バッファ、メモリのような格納手
    段に格納されることを特徴とするスキャン装置。
  8. 【請求項８】 請求項９において、該格納装置は、オフ
    ピーク時間において遠隔通信媒体を介する伝送のため、
    輪郭の表示をひとつ以上格納し、該格納装置は、少なく
    とも２−３メガバイトの容量を有すること。
  9. 【請求項９】 前述の任意の請求項において、該センサ
    機能は、モデルが回転し、それと同時に発生する該モデ
    ルと該センサ間の相対的な変位時に、輪郭を感知するよ
    う構成され、および／または１回転あたり何回も（例え
    ば１回転あたり約３６０回）感知がなされ、該相対的変
    位は、１回転あたり約0.1mm であることを特徴とするス
    キャン装置。
  10. 【請求項10】 前述の任意の請求項において、該表示お
    よび／または制御の特徴部は、該遠隔通信媒体による伝
    送に先立ち選択され、該特徴部により、該制御が受信側
    で複製されることを特徴とするスキャン装置。
  11. 【請求項11】 前述の任意の請求項において、プログラ
    マブル入出力回路から成るインターフェース(21)によ
    り、該コンピュータ(23)が接続され、モデル移動起動手
    段(7,9) の信号発生装置(15)と該輪郭(3a)の形状を電気
    信号(i1)に変換させる装置(10、11) に接続される制御装
    置(14)へ接続されることを特徴とするスキャン装置。
  12. 【請求項12】 前述の任意の請求項において、センサ部
    (32)の感知表面(33)は、歯科用移植片、ブリッジなどの
    モデル(3) に関連して0.5mm から2.0mm の範囲にある半
    径(R) を示していることを特徴とするスキャン装置。
  13. 【請求項13】 前述の任意の請求項において、該センサ
    部(32)の該感知表面(33)は、該輪郭(3a)の実際の詳細な
    形状に関して感知精度／分解能を低く設定するよう選択
    されることを特徴とするスキャン装置。
  14. 【請求項14】 前述の任意の請求項において、読み込み
    または読み取りデータの量は、例えば三次ポリノマのよ
    うな関数を使用し、読み込みまたは読み取り点の量を概
    算することで短縮されることを特徴とするスキャン装
    置。
  15. 【請求項15】 前述の任意の請求項において、読み込み
    または読み取りデータの量はグループに分けられ、関数
    により概算され、各関数の係数は、読み込みまたは読み
    取りデータの実質／全体量を表すものとして、例えば読
    み出し装置と工場のコンピュータ間のように、関連する
    通信部間で伝送されることを特徴とするスキャン装置。
  16. 【請求項16】 前述の任意の請求項において、例えば指
    示信号または感知および各読み込み間の距離などの各機
    能の値に関する知識により、各機能が最小自乗法により
    概算されることを特徴とするスキャン装置。
  17. 【請求項17】 前述の任意の請求項において、実際の指
    示信号と各々の概算値間のエラーが計算され、該エラー
    の絶対値がグループ内のすべての値におけるエラーの最
    大許容値を下回るよう、関数により概算される該グルー
    プのうち個々のグループに含まれる数値が調整されるこ
    とを特徴としたスキャン装置。
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