SE509005C2 - Förfarande och arrangemang för beröringsfri inmätning av den tre-dimensionella formen hos detala objekt - Google Patents

Description

15 20 25 30 509 005 2 väsentligen skivfonnig laserljusstråle, nedan benämnd laserplan, -att laserplanet när det träffar mätobjektets yta genererar en smal belyst linje, laserlinjen, på mätobjektet. Laserlinjen kan vara 0,1 mm tjock och längden företrädesvis tillräcklig för att nå över ytan, -att laserlinjen avbildas vid ett läge på avstånd från laserplanet, under bildande av en avbildningsvinkel a mot laserplanet, varvid vinkeln a företrädesvis befinner sig i intervallet lO-45°, särskilt föredraget är 22,5°. En större vinkel ger en större noggrannhet i avläsningen, med risken för att belysta punkter skymms av omkringliggande ytninåvariationer ökar samtidigt. -att avbildningen sker på en matris av fotodetektorer, -att fotodetelctomianisen är anordnad i vinkel till mottagaroptikens optiska axel, varvid laserlinjen avbildas skarpt på hela fotodetektormatrisen. Detta förfarande medför att god noggrannhet kan erhållas oberoende var på detektorytan laserlinjen träffar. -att höjdprofilen utefter laserlinjen bestäms utifrån dess avbilds träffpunkter på detektormatrisen, medelst en lämplig kombination av i sig kända geometriska algoritmer, -att laserlinjen anordnas att svepa relativt objektet, varvid ytterligare höjdprofildata samlas in, -att ytterligare minst ett svep med inmätningar sker efter det att inläsningsenhetens och objektets inbördes lägen har ändrats, -att forrndata från de olika inläsningspositionerna sätts samman i en för ändamålet avsedd beräkningenhet, tex en dator med programvara, samt -att beräkningenheten behandlar och bortfilterrear ntätdata som har samlats in under ogynnsamma vinkelfórhållanden, såsom nära preparationsgränser och kanter, från positioner där måtobjektet har skymt delar av sändar- eller mottagarstrålgången eller vid kombinationer av dessa förhållanden.

Ytterligare inmätningar sker efter det att vinklarna mellan inläsningsenhet och objekt har ändrats genom att rotera objektet i fasta steg mellan de olika lasersvepen. Detta medför att endast 3D-data inrnätta under gynnsamma förhållanden behöver användas.

Fonndata från de olika inläsningspositionema sätts samman i en för ändamålet avsedd datorprogramvara.

Ytterligare fördelar och särdrag med uppfinningen framgår av den följande ickebegränsande beskrivningen av ett utföringsexempel av uppfinningen given med Akmummer: P33324SE00íTK 10 15 20 5 Û 9 0 05 3 hänvisning till bifogad ritning, där fig. 1, schematiskt visar en optisk layout hos en utföringsform av arrangemanget enligt uppfinningen, fig 2, visar en hur laserlinjen är avbildadpâ detektormatrisen.

En sändarenhet (1) bestående av en laser (2) och en sändaroptik (3) genererar ett laserplan (4). Laserplanet (4) genererar en smal laserlinje (6) när det träffar mätobjektet (5)- En del av det av mätobjektet (5) spridda ljuset samlas upp i en kameraenhet (8) som har sin optiska axel är anordnad i vinkel mot sändarenhetens (1) optiska plan (4).

Kameraenheten (8) innehåller en mottagaroptik (7) som avbildar laserlinjen (6) på en matris av fotodetektorer (9). Genom att linjen avbildas frän sidan, med en känd vinkel mot laserplanet, kan den ytans höjdvariationer uteftet den belysta linjen avläsas. Linjens tjocklek (egentligen laserplanets tjocklek) och avståndet mellan avläsningarna bestämmet upplösningan. En smalare linje och korta intervall mellan avläsningarna ökan noggranheten.

Höjdprofilen utefter laserlinjen bestäms utifrân linjebildens träffläge (11) på detektormatris (10). Genom att translatera rnätobjektet (5) tvärs laserlinjen (6) fås höjdprofildata för hela mätobjektet(5).

Eftersom en del positioner pâ mätytan kan skuggas på gnmd av vinkeln mellan sändarenhet (1) och kameraenhet (8) roteras mätobjektet (5) med känd vinkel runt en känd axel varvid en ny inläsning av höjdproñldata sker. Proceduren upprepas sedan till dess att alla delytor på objektet (5) har rnätts in under gynsamma vinkelförhållanden.

Mätdata insamlad från de olika vyema sammansätts i en beräkningsenhet/ i datorprogram, varvid mätobjektets (i detta exemplet enbart dess övre ytas) kompletta tredimensionella form kan beskrivas.

Akmununer: P33324SE00/TK

Claims (9)

10 15 20 25 30 509 005 Patentkrav

1. Förfarande för beröringsfri inmätning av den tre-dimensionella formen hos dentala objekt (5), k ä n n e te c k n at a v stegen: att mätobjektet (5) belyses med en laserstråle bildande på objektytan en smal linje (6) av reflekterat laserljus (laserlinje), att laserlinjen (6) avbildas på en matris av fotodetektorer (9) anordnad vid sidan av ett laserstrâlens (4) riktning beskrivande riktningsplan. att laserlinjens (6) höjdprofil bestäms utifrån dess avbildade träffpunkter (11) på detektormatrisen (9, 10), att laserlinjen (6) anordnas att svepa relativt objektet (5), varvid ytterligare höjdprofildata samlas in, att ytterligare inmätningar sker efter det att vinklama mellan inläsningsenhet (12) och objekt (5) har ändrats, åstadkommande överlappande ytinforrnation, att formdata från de olika inläsníngspositionerna sätts samman i en för ändamålet avsedd datorprogramvara.

2. Förfarande enligtkrav l, kännete cknatav att: att fotodetektormatrisen (9,10) anordnas i vinkel mot mottagaroptikens (7) optiska axel, varvid laserlinjen avbildas skarpt på hela fotodetektorrnatrisen (9,10).

3. Förfarande enligt krav leller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att mätobjektet roteras i fasta vinkellägen mellan de olika inmätningssvepen.

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t a v att laserlinjens (6) svep över mätobjektet (5) sker diskontinuerligt i steg mellan varje höjdproñl.

5. Förfarande enligt krav 1,2, 3 eller 4, k ä n n e te c k n a t a v att träffpunkterrias läge berälmas medelst trianguleringsalgoritmer.

6.Arrangemang för beröringsfri inmätning av den tre-dirnensionella formen hos dentala objekt, innefattande en sändarenhet, en mottagarenhet samt en beräkningsenhet, k ä n n e te c k n a t a v att sändarenheten innefattar en laser (2) och en laserstrâlen reglerande optik (3), âstadkomrnande en väsentligen skivformíg laserstrâle (4) riktad efter ett riktningsplan för belysning av ett mâtobjekt, att mottagarenheten (8) år anordnad vid sidan av och pá avstånd från riktningsplanet samt att mottagarenheten innefattar en fotodetektormatris (9,10), pâ vilken från mätobjektet reflekterat laserljus (11) registreras. Aktnumme r: P33324SE00/'IK 10 15 509 D05 5

7. Arrangemang enligt kravet 6, k ä n n e te c k n at a v att lasem (1) företrädesvis är av diodlasertyp, att mottagarenheten innefattar en mottagaroptik (7) anordnad med sin optiska axel med en avbildningsvinkel a mot laserplanet (4), att avbildningsvinken är mindre än 60° och att fotodetektorrnatrisen (9, 10) är anordad i mottagaroptikens (7) bildplan.

8. Arrangemang enligt något av kraven6 eller 7, k ä n ne t e c k n at a v att ett translationsorgan är anordnat att svepa laserlinjen (6) över objektet (5), samt att en rotationsanordníng anordnad att i bestämda steg ändra de inbördes förhållandena mellan sändarenhet/mottagarenhet (1, 8) och rnätobjekt (5).

9. Arrangemang enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n at a v att translationsorganet innefattar en bana för det mätobjektet bärande organet, varvid mötobjektet linjärt kan förskjutas tvärs nämnda riktningsplan, att fotodetektormatrisen är av s.k. intelligent typ där läget för träffpunkterrla (11) beräknas direkt på samma chip som fotodetektormatrisen. Akmununer: P33324SE00/'f K