KR101416985B1 - 교합기 3ｄ 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블 - Google Patents

교합기 3ｄ 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교합기 3D 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블에 관한 것으로서, 구체적으로는 별도의 보정과정을 거치지 않고도 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기 3D 모델에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하는 보조 스캔 테이블과, 이러한 보조 스캔 테이블을 이용하여 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기 3D 모델에 쉽게 결합할 수 있는 방법에 관한 것이다.

Description

교합기 3Ｄ 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블{An auxiliary scan table for scanning 3D articulator dental model}
본 발명은 교합기 3D 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블에 관한 것으로서, 구체적으로는 별도의 보정과정을 거치지 않고도 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기 3D 모델에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하는 보조 스캔 테이블과, 이러한 보조 스캔 테이블을 이용하여 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기 3D 모델에 쉽게 결합할 수 있는 방법에 관한 것이다.
교합기는 두개골의 전하방 부위인 전체 두개골의 반에 해당하는 상하악 관계를 기계적으로 모방할 수 있게 설계되어 상하악 치아모형을 인체와 같은 3차원적 위치관계로 고정하여 하악 운동을 재현, 시뮬레이션하는 기계로 치과 진단, 치료계획의 수립, 보철물 제작에 사용된다.
도 1은 치아모형이 안착된 일반적인 교합기를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 교합기(100)는 회전축(110), 프레임(120), 치아모형 안착지그(150), 안착지그(150)에 안착되는 치아모형 스탠드(140)와 스탠드(140) 위에 제작된 치아모형(130)으로 구성된다.
과거에는 인상 등의 본을 뜨는 제작과정을 통해 제작한 치아모형을 교합기에 부착하여 보철물 제작에 필요한 시뮬레이션 과정을 기계적으로 행한 것과 달리, 최근에는 3D스캐너 기술의 발달로 치아 혹은 치아모형을 3D스캔하여 치아정보에 대한 컴퓨터상의 3D모델데이터를 얻고, 상기 3D모델데이터를 컴퓨터에 기 입력되어 있는 교합기의 3D모델데이터와 결합하여 컴퓨터상의 가상환경에서 시뮬레이션을 통해 보철물을 설계하고, 설계된 보철물을 CNC 가공 등의 자동화된 수단을 통해 제작한다.
도 2는 종래의 보조 스캔 테이블을 이용하여 치아모형을 3D스캔하는 모습을 나타낸 도면이다.
대부분의 치과용 데스크타입 3D스캐너들이 스캔 가능 공간 크기의 한계나 촬영각도 조절용 기구 구조물 디자인 상의 제약 등으로 인해 치아모형(130)이 안착된 교합기(100)를 한번에 통째로 3D스캐닝하기는 어렵고, 설사 한번에 3D스캔할 수 있다고 하더라도 교합기(100) 형상으로 인해 중요한 치아모형(130) 형상 스캔시 치아형상 등이 교합기(100)의 프레임(120)에 가려져 촬영할 수 없는 문제 등이 있어서, 실제로는 교합상태에서 전체를 스캐닝 후 세부적으로 윗니 아랫니 형상을 따로따로 별도로 스캔한다. 이러한 이유로 따로 스캐닝 된 윗니 아랫니 3D 모델을 교합기 3D 모델에 결합시켜야만 하며, 이러한 결합 과정에서의 결합 기준점을 어떻게 정하느냐에 따라 정확한 상하악 치아 시뮬레이션에 필요한 최종적인 3D모델을 만들어 낼 수 있게 된다.
이를 위해서, 3D스캐너상의 측정 원점 혹은 기준점에 치아모형(130)의 원점 혹은 기준점이 정확히 놓여지도록, 교합기(100)의 치아모형 스탠드(140)가 3D스캐너(210) 내부의 3D스캔 테이블(230) 상의 정해진 위치에 놓여지도록 하는 보조스캔테이블(240)을 이용한다.
이러한 보조 스캔 테이블(240)은 위에 치아모형(130)과 결합된 치아모형 스탠드(140)가 놓여 고정된 상태에서 3D스캔 테이블(230) 위에 놓여져 고정되고, 이와 같이 3D스캔 테이블(230)에 고정된 보조 스캔 테이블(240)을 3D스캔하여 치아모형(130)의 3D모델데이터를 획득하고, 측정 기준점을 기준으로 고정된 위치에서 3D모델의 절대 좌표값들이 얻어지게 하여 이를 기준으로 교합기(100)의 3D모델에 3D 치아모형(130)을 결합, 정렬되도록 하였다.
그러나, 이러한 방법은 3D스캐너의 측정 원점 혹은 기준점(222)이 정확히 기계적, 치수적으로 설계된 지점(221)에 놓여져야만 하지만, 현실적으로 3D스캐너 제조/조립 과정에서의 공차 혹은 이후 사용 환경에서 가해지는 변형 등에 의한 오차(220)는 불가피하며, 따라서 정확하게 교합기(100) 3D모델에 치아모형(130)의 3D모델을 결합시키기 위해서는 측정카메라(211) 위치를 조정하는 등의 보정과정을 통해 이러한 오차(220)를 제거하여야 한다. 그러나, 이러한 보정작업은 상당한 시간과 노력이 요구되어 생산 비용 상승의 원인이 되거나 사용/관리상의 불편을 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스캐너 제조/조립 후 측정 원점 혹은 기준점이 설계된 지점에 놓이도록 측정 카메라 위치를 조정하는 등의 보정과정을 거치지 않고도, 스캔한 치아모형 3D모델을 교합기의 3D모델에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하는 보조 스캔 테이블과, 이러한 보조 스캔 테이블을 이용하여 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기(100)의 3D모델에 쉽고 정확하게 결합시킬 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 교합기 3D 치아모델 스캔을 위한 보조 스캔 테이블(300)은 스캔하고자 하는 치아모형(130)이 결합된 치아모형 안착스탠드(140)가 안착되는 안착스탠드 안착부(151); 상기 보조 스캔 테이블(300)을 3D스캐너(210) 내부에 구비된 3D스캔 테이블(230)에 안착시키기 위한 3D스캔테이블 안착부(241); 및 상기 교합기의 3D모델에 상기 치아모형(130)의 3D치아모델을 결합시킬 때, 상기 치아모형(130)의 3D치아모델을 상기 교합기(100)의 3D모델에 결합하기 위한 결합기준점(221)을 계산하기 위한 좌표정보와 코드값을 제공하는 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)을 구비하는 보조 스캔 테이블(300)을 이용하여 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기 3D모델에 결합하기 위한 방법은, 상기 보조 스캔 테이블(300)에 스캔하고자 하는 치아모형(130)이 결합된 치아모형 안착스탠드(140)를 안착시키는 단계; 상기 안착스탠드(140)가 안착되어 고정된 상기 보조 스캔 테이블(300)을 3D스캐너(210) 내부에 구비된 3D스캔 테이블(230)에 안착시키는 단계; 상기 치아모형(130)과 상기 보조 스캔 테이블(300)을 함께 스캔하여, 상기 치아모형(130)이 결합된 상기 보조 스캔 테이블(300)의 3D스캔 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 3D스캔 데이터에 포함된 상기 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)의 좌표정보와 코드값을 바탕으로 상기 치아모형(130)의 3D치아모델을 상기 교합기(100)의 3D모델에 결합하기 위한 결합기준점(221)을 계산하는 단계; 및 상기 결합기준점(221)을 기준으로 상기 스캔된 치아모형(130)의 3D치아모델을 상기 교합기(100)의 3D모델에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블 및 이를 이용한 교합기 3D모델과 3D 치아모형의 결합방법에 의하면, 3차원 좌표 인식용 식별 타겟이 구비된 보조 스캔 테이블 위에 치아모형을 올려놓고 3D스캔 함으로써, 스캔한 데이터 상의 3차원 좌표 인식용 식별 타겟의 상대 위치 정보를 이용하여 쉽게 교합기와 결합될 3D 치아모델의 원점 혹은 기준점 정보를 계산해 낼 수 있는 효과가 있다. 이러한 계산은 간단하여 보조 스캔 테이블에 치아모형을 올려놓고 3D스캔한 직후에 바로 계산해 낼 수 있어서, 3D스캔한 치아모형 3D모델을 바로 교합기 3D모델에 결합시켜 가상 3D 환경에서 보철물을 디자인하면서 교합 모사 테스트 등의 컴퓨터 시뮬레이션을 실행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 3차원 좌표 인식용 식별 타겟을 부착한 보조 스캔 테이블 및 이를 이용한 교합기 3D모델과 3D 치아모형의 결합방법은, 교합기의 치아모형 스탠드와 3D스캔 테이블간의 기구적 인터페이싱을 제공함과 동시에 치아모형과 같이 스캔된 보조 스캔 테이블 상의 3차원 좌표 인식용 식별 타겟들의 상대 좌표 위치 정보를 활용하여 교합기 결합 원점 혹은 기준점을 계산하여 이 기준점을 기준으로 교합기 3D모델에 치아모형 3D모델을 결합시킴으로써, 3D 스캐너 제조/조립 과정에서 측정 카메라 위치를 조정하는 등의 별도의 보정 과정을 생략할 수 있고, 오랜 사용 조건에 따라 3D 스캐너에 가해질 수도 있는 변형에 의해 설계상 측정 기준점이 실제 측정 기준점과 틀어져 오차가 발생하더라도 보조 스캔 테이블 상의 타겟의 상대 위치 정보를 이용하여 스캔한 치아모형의 3D 모델의 교합기 결합 기준점을 정확하게 계산해내어 교합기 3D 모델에 치아모형 3D모델을 정확히 결합시킬 수 있다.
도 1은 치아 모형이 안착된 교합기를 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 보조 스캔 테이블을 이용하여 치아모형을 3D스캔하는 모습을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블을 이용하여 치아모형을 3D스캔하는 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각도 면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블을 이용하여 치아모형을 3D스캔하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블(300)은 위에 치아모형 안착스탠드(140)가 안착되는 안착스탠드 안착부(151)와, 3D스캔 테이블(230)에 안착되는 3D스캔테이블 안착부(241)를 포함한다.
안착스탠드 안착부(151)는 안착스탠드(140)의 안착인터페이스 형상면(141)에 맞도록 상부에 구비될 수 있으며, 3D스캔테이블 안착부(241)는 3D스캔 테이블(230)의 안착인터페이스 형상면(231)에 맞도록 하부에 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블(300)은 일측에 구비되는 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)을 더 포함한다.
3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)은 교합기(100) 3D모델에 치아모형(130) 3D모델을 결합시킬 때, 측정 카메라(211) 위치를 조정하는 등의 별도의 보정과정을 거치지 않고도, 스캔한 치아모형(130) 3D모델데이터를 교합기(100) 3D모델에 정확하게 결합시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 바람직하게 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블(300)에는 3개의 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)이 구비될 수 있다.
3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)은 중심 좌표를 얻을 수 있는 형상과 복수의 타겟들을 구분할 수 있는 코드 형상을 가지고 있어서, 3D 스캐너의 카메라를 통해 획득한 2D 이미지 데이터에서 이미지 프로세싱 처리를 통해 해당 타겟의 중심 좌표와 코드를 얻을 수 있다. 상기 각 코드에 해당하는 좌표점들을 이용하면, 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)이 포함된 여러 3D 모델 데이터를 하나의 3D 모델 데이타로 정렬시켜 합칠 수 있다.
이러한 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)이 구비된 보조 스캔 테이블(300)을 이용하여 교합기(100) 3D모델에 치아모형(130) 3D모델을 결합하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 보조 스캔 테이블(300)의 치아모형(130)이 결합된 안착스탠드(140)를 안착스탠드 안착부(151)에 안착시킨 후 고정시키고, 이와 같이 안착스탠드(140)가 안착되어 고정된 보조 스캔 테이블(300)을 3D스캔 테이블(230)에 안착시켜 고정시킨다. 물론, 보조 스캔 테이블(300)을 3D스캔 테이블(230)에 안착시켜 고정시킨 상태에서 그 위에 치아모형(130)이 결합된 안착스탠드(140)를 안착시켜 고정시킬 수도 있다.
이후, 치아모형(130)과 보조 스캔 테이블(300)을 함께 스캔하여, 치아모형(130)이 결합된 보조 스캔 테이블(300)의 3D스캔 데이터를 획득한다. 그러면, 이와 같이 획득된 3D스캔 데이터에는 치아모형(130) 3D모형데이터와 함께 보조 스캔 테이블(300)에 구비된 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)의 좌표정보데이터도 포함되게 된다.
그리고, 이와 같이 획득된 3D스캔 데이터에 포함된 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)의 좌표정보와 코드값을 바탕으로 치아모형(130)의 3D치아모델을 교합기(100)의 3D모델에 결합하기 위한 결합기준점(221)을 구한다.
그러면, 종래에서와 같이 측정 카메라(211) 위치를 조정하는 등의 별도의 보정과정을 거치지 않고도, 이러한 결합기준점(221)을 이용하여 스캔된 치아모형(130)의 3D치아모델을 교합기(100)의 3D모델에 쉽고 정확하게 결합시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 3D치아모델을 교합기의 3D모델에 결합하는 결합방법은, 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)이 구비된 본 발명에 따른 보조 스캔 테이블(300) 위에 치아모형(130)을 올려놓고 함께 3D스캔함으로써, 스캔한 데이터 상의 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)의 상대 위치 정보를 이용하여 교합기(100)와 결합될 3D치아모델의 원점 혹은 기준점 정보를 계산하고 이 기준점을 기준으로 교합기 3D모델에 치아모형 3D모델을 결합시킴으로써, 종래에서와 같이 측정 카메라(211) 위치를 조정하는 등의 별도의 보정과정을 거치지 않고도, 3D치아모델을 교합기의 3D모델에 쉽고 정확하게 결합할 수 있다.
또한, 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)이 구비된 보조 스캔 테이블(300)을 이용한 본 발명에 따른 3D치아모델을 교합기(100)의 3D모델에 결합하는 결합방법은, 오랜 사용 조건에 따라 3D 스캐너에 가해질 수도 있는 변형에 의해 설계상 측정기준점이 실제 측정 기준점과 틀어져 오차가 발생하더라도, 보조 스캔 테이블(300) 상의 타겟(310)의 상대 위치 정보를 이용하여 스캔한 치아모형(130)의 3D 모델의 교합기(100) 결합기준점을 정확하게 계산해낼 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 본질적인특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예들에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 교합기 110: 회전축
120: 프레임 130: 치아 모형
140: 치아 모형 스탠드
141: 치아 모형 스탠드 안착 인터페이스 형상면
150: 치아 모형 안착 지그
151: 치아 모형 스탠드 안착 인터페이스 상대면
210: 3D 스캐너 211: 카메라
230: 3D 스캔 테이블
231: 3D 스캔 테이블 안착 인터페이스 형상면
300: 보조 스캔 테이블 310: 3D 좌표 인식용 식별 타겟

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)을 구비하는 보조 스캔 테이블(300)을 이용하여 스캔한 3D 치아모형 모델을 교합기(100)의 3D 모델에 결합하기 위한 방법에 있어서,
    상기 보조 스캔 테이블(300)에 스캔하고자 하는 치아모형(130)이 결합된 치아모형 안착스탠드(140)를 안착시키는 단계;
    상기 안착스탠드(140)가 안착되어 고정된 상기 보조 스캔 테이블(300)을 3D스캐너(210) 내부에 구비된 3D스캔 테이블(230)에 안착시키는 단계;
    상기 치아모형(130)과 상기 보조 스캔 테이블(300)을 함께 스캔하여, 상기 치아모형(130)이 결합된 상기 보조 스캔 테이블(300)의 3D스캔 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 3D스캔 데이터에 포함된 상기 3차원 좌표 인식용 식별 타겟(310)의 좌표와 코드값을 바탕으로 상기 치아모형(130)의 3D치아모델을 상기 교합기(100)의 3D모델에 결합하기 위한 결합기준점(221)을 계산하는 단계; 및
    상기 결합기준점(221)을 기준으로 상기 스캔된 치아모형(130)의 3D치아모델을 상기 교합기(100)의 3D모델에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교합기 3D모델과 3D치아모델의 결합방법.

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