SE518837C2 - Förfarande och anordning av tandpreparationer och deras dentala omgivning - Google Patents

Description

pm 25 518 837 2 bilda upprepas i flera positioner över tanden. Med denna rotation skapas överlap- pande data.

I allmänhet beror linjens bredd på vinkeln mellan ljuskällan och ytan på vilken ljuset projiceras. På ytor med for liten vinkel mot ljuset kommer linjen därför att bli for bred, och noggrannheten på avbildningen blir låg. Skarpa kanter kan också blockera en del av den projicerade linjen så att mätfel uppstår.

Uppflnningens syfte Det är ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla ett forfarande och en anordning for åstadkommande av mätdata från preparerade tänder och deras dentala omgivning.

Sammanfattning av uppfinningstanken Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom en datainsamlingsanordning for in- samling av data om formen på ett dentalt objekt, vilken anordning innefattar en av- bildningsanordning for att avbilda objektet och en hållaranordning anordnad att hålla det dentala objektet medan det avbildas, varvid åtminstone en del av hållaran- ordningen är roterbar om en forsta rotationsaxel, vilken anordning är kännetecknad av att hållaranordningen är roterbar om åtminstone en andra rotationsaxel.

Syftet åstadkommes också av en datainsamlingsanordning för insamling av data om formen på ett dentalt objekt, vilken anordning innefattar en avbildningsenhet for att avbilda objektet, och en hållaranordning anordnad att hålla det dentala objektet for att möjliggöra avläsning av en ljuslinje över nämnda yta, varvid åtminstone en del av hållaranordningen är roterbar om en forsta rotationsaxel, vilken anordning är kännetecknad av att hållaranordningen är forflyttningsbar längs åtminstone en andra translationsaxel. 10 15 20 25 30 518 857 3 Syftet åstadkommes också med ett förfarande för insamling av data om fonnen på ett dentalt objekt vilket hålls av en hållaranordning, innefattande avbildning av ob- jektet medan följande steg utförs: - hållaranordningen roteras om en första rotationsaxel till ett första definierat fri- kopplingsbart stoppläge, - hållaranordningen roteras om en andra rotationsaxel till ett andra definierat fri- kopplingsbart stoppläge, _ - laserlinj en förflyttas över det dentala objektet medan den avbildas av avbild- ningsenheten och data registreras om formen på det dentala objektet - datat behandlas för att åstadkomma en förhöjningsprofil för objektet.

Syftet åstadkommes också av ett datorprogramprodukt som, när det körs på ett styr- system för en datainsamlingsanordning innefattande en hållaranordning för ett ob- jekt, vilken hållare är förflyttningsbar utmed åtminstone en första translationsaxel och roterbar om åtminstone en första och en andra rotationsaxel, och en avbild- ningsanordning, fâr anordningen att utföra följande steg: - rotation av hållaranordningen om den första rotationsaxeln till ett första frikopp- lingsbart stoppläge, - rotation av hàllaranordningen om den andra rotationsaxeln till ett andra definie- rat frikopplingsbart stoppläge, - avbildning av objektet när hållaren är fixerad i det första frikopplingsbara stoppläget och det andra frikopplingsbara stoppläget.

Den första och den andra rotationsaxeln är företrädesvis vinkelrätta relativt var- andra.

Med detta förfarande och denna anordning är det möjligt att justera branta ytor för att förbättra upplösningen så att de kan avbildas under bättre förhållanden. Det är också möjligt att inhämta data nära kanter under bra förhållanden. Felaktiga data som ofrånkomli gt kommer att inhämtas i vissa lägen kan då kastas. 10 15 20 25 30 518 837 2 Den andra rotationsaxeln utgör en extra vridningsaxel, vilket löser problemet att alstra mätdata med tillräckligt god kvalitet i följande två situationer: - Vid ytor som är parallella eller nästan parallella med det projicerade ljuset, kommer linjen eller linjema som projiceras att vara mycket breda, vilket ger då- lig noggrannhet.

- Nära skarpa kanter kommer endast en del av linjen eller linjema att vara synliga från kameran, medan andra delar kommer att vara dolda bakom kanten. Detta ger upphov till oacceptabla mätfel.

Avbildningsanordningen kan innefatta en ljuskälla, företrädesvis för vitt ljus, anord- nad att projicera en ljuslinje på ytan av det dentala objektet och en avbildningsenhet anordnad att registrera ljuslinjen när den bildas på ytan. Förfarande innefattar då steget att avbilda genom att förflytta en linje av ljus över det dentala objektet medan den registrera av en registreringsenhet och registrera data avseende det dentala ob- jektets fonn.

Hållaranordningen är också företrädesvis förflyttningsbar utmed en första transla- tionsaxel parallell med den första rotationsaxeln. Detta möjliggör en längsgående rörelse av objektet relativt ljuskällan.

I en föredragen utföringsforrn innefattar hållaranordningen en objektsockel roterbart monterad på en konsolanordning och en monteringsdel, varvid objektsockeln är ro- terbar relativt konsolanordningen om den första rotationsaxeln, varvid konsolanord- ningen och monteringsdelen är anordnade vinkelrätt relativt varandra och monte- ringsdelen är roterbart monterad på bäraren om den andra rotationsaxeln.

Företrädesvis är hållaranordningen försedd med frikopplingsbara stopporgan för att möjligöra stopp i rotationen om den första resp. andra rotationsaxeln, så att hållar- anordningen kan hållas i förutbestämda diskreta lägen om dessa axlar. 10 15 20 25 30 an.. 513 357 ' Ljuskällan är lämpligen anordnad att avge ett plan av vitt ljus.

I en föredragen utföringsform kan hållaranordningen förflyttas utmed en translation- saxel, vars orienteringen är beroende av rotationsvinkeln för hållaranordningen om åtminstone en av den första och den andra axeln.

Detta möjliggör avläsning av stora områden såsom bropreparationer i en operation, vilket inte är möjligt med traditionella trianguleringsavläsare.

Datorprogramprodukten är företrädesvis anordnad att utföra ytterligare metodsteg såsom att få hållaranordningen att förflytta sig utmed en första längsaxel parallell med den första rotationsaxeln och en translationsaxel beroende på hållarens rota- tionsvinkel om åtminstone en av den första och den andra rotationsaxeln.

I en föredragen utföringsforin är datorprogramprodukten även anordnad att samla in data från åtminstone en avbildning av linjen för åtminstone en position av objektet och att behandla insamlade data för att bilda en bild av objektet.

Företrädesvis är datorprogramprodukten även anordnad att kasta bort data som be- döms inte vara tillräckligt bra.

Kortfattad beskrivning av ritningarna I det följ ande kommer uppfinningen att beskrivas i mer detalj, i termer av föredrag- na utföringsforrner och med hänvisning till ritningarna, på vilka: Figur 1 visar principen för ett förut känt system, Figur 2 illustrerar principen för en första föredragen utföringsform av uppfinningen, Figur 3 illustrerar principen för en andra föredragen utföringsforrn av uppfinningen, Figur 4 visar en anordning enligt den första föredragna utföringsfornien av uppfin- ningen, 10 15 20 25 30 513 337 'iii-å 6 Figur 5 visar en anordning enligt den andra föredragna utföringsforrnen av uppfin- ningen.

Detaljerad beskrivning av utfóringsformer Figur l visar principen bakom det förut kända systemet som beskrivs i WO98/36702. Ett objekt som skall avbildas, placeras i ett kartesiskt koordinatsy- stem med axlar x, y och z. En laserljuskälla 1 används för att projicera en linje 3 över objektet. Profilen av linjen avbildas med hjälp av en kamera 5 ansluten till en dator (ej visad). Såsom visas med två tjocka pilar 7, 9 kan objektet förflyttas relativt ljuskällan utmed x-axeln och roteras om z-axeln. Ett antal linjeprofiler för olika po- sitioner av objektet avbildas och behandlas i en dator för att åstadkomma en bild av objektet. Denna avbildningsmetod är känd och kan användas i alla utföringsformer i detta dokument. Andra kända avbildningsmetoder kan också användas, såsom mät- ningar med hjälp av frans-scanners, eller projektion av en rörlig punkt, eller flera punkter.

Figur 2 visar principen for en första fóredragen utföringsform av uppfinningen.

Objektet som skall avbildas placeras i det samma kartesiska koordinatsysternet som i figur l och en ljuskälla l” som avger ett plan av ljus används för att proj icera en ljuslinje 3 över objektet. Till skillnad från vad som visas i WO98/36702 behöver ljuset inte vara laserljus. Tvärtom kan det vara fördelaktigt att använda vitt ljus, ef- tersom modbrus som orsakas av interferens och utsläckning av laserljuset kan redu- ceras på detta sätt. Modbrus som uppstår när laserljus används undviks också. Lin- jen avbildas av en kamera 5. Som i figur 1 kan objektet förflyttas utmed x-axeln, så- som visas av en tjock pil 7, och roteras om z-axeln, såsom visas av en tjock pil 9.

Därutöver, såsom visas av en tredje tjock pil 1 1, kan objektet också vridas om en andra rotationsaxel. På detta sätt kan objektet avbildas i ett antal olika vinklar rela- tivt x- och z-axeln, så att delar som inte kan ses från vissa vinklar kan avbildas kor- rekt från andra vinklar. Felaktiga data kan sedan kastas bort och bra data kan använ- das. Urvalet kan utföras genom att bredden på den projicerade linjen på objektet 10 15 20 25 513 357 7 mäts. När linjen är bred är förhållandena for mätning inte goda. Sådana data bör där- för kastas bort. I figur 2 är den andra rotationsaxeln x-axeln, men en annan rota- tionsaxel kan föredras.

Figur 3 illustrerar principen för en andra föredragen utforingsform av uppfinningen.

Som i figur 2 projicerar en ljuskälla 1 en ljuslinje 3 på ett objekt som placerats i ett kartesiskt koordinatsystem. Linjens profil registreras av en kamera 5. Objektet kan fórflyttas längs x-axeln såsom visas av en tjock pil 7, roteras om z-axel, såsom visas av en tj ock pil 9, och vridas om x-axeln, såsom visas med en tjock pil 1 1. Därutöver har objektet en ytterligare translationsaxel, vilken visas med en tjock pil 13. Trans- lationsaxeln 13 beror på rotationsvinkeln om z-axeln och vridningsvinkeln om x- axeln.

Figur 4 visar en utfóringsform av en anordning som fiingerar såsom visat i figur 2.

En bärare 101 är fórflyttningsbar utmed en forsta translationsaxel 103. En hållare 104 innefattande en forsta plan yta 104a och en andra plan yta l04b monterade vin- kelrätt på varandra är monterad på bäraren 101 genom den forsta plana ytan 104a på ett sådant sätt att den är vridbar om en rotationsaxel 105 som är parallell med den forsta translationsaxeln 103. Den andra plana ytan l04b bär en roterbar skiva 107 anordnad att bära ett objekt 109 som skall mätas. Den roterbara skivan 107 är roter- bar om en första rotationsaxel lll vinkelrätt på den andra plana ytan l04b. En ljus- källa 113 är anordnad att projicera en linje 114 av ljus på objektet 109 när det är an- ordnat på plattformen 101. En kamera 115 är anordnad att avbilda ljuslinj ens profil på objektet när det finns på plattformen.

Med den i figur 4 visade anordningen är objektet 109 som skall mätas forflyttnings- bart relativt ljuskällan, längs den forsta translationsaxeln 103, roterbar om den första rotationsaxeln ll 1 och vridbar om rotationsaxeln 105. 10 15 20 25 30 518 857 8 Figur 5 visar en utföringsform av en anordning som fungerar såsom visat i figur 3.

Liksom i figur 4 är en bärare 201 förflyttningsbar längs en första translationsaxel 203. En hållare 204 innefattande en första plan yta 204a och en andra plan yta 204b monterade vinkelrätt på varandra är monterad på bäraren 201 genom den första pla- na ytan 204a på ett sådant sätt att den är vridbar om en rotationsaxel 205 vilken är parallell med den första translationsaxeln 203. Den andra plana ytan 204b håller en roterbar skiva 207 anordnad att hålla ett objekt 209 som skall mätas. Den roterbara skivan 207 är roterbar om en första rotationsaxel 211 vinkelrät på den andra plana ytan 204b. En ljuskälla 213 är anordnad att sända ut ett plan av ljus på objektet 209 när det befinner sig på plattformen 201. I denna utföringsforrn är ett förflyttnings- bart stödorgan 217 monterat på den roterbara skivan 207 i en fast vinkel relativt den roterbara skivan, med avseende på den första rotationsaxeln 211, men förflyttnings- bar längs en translationsaxel 219 vinkelrät på den första rotationsaxeln 21 1. När den roterbara skivan 207 roterar, roterar därför translationsaxeln 219 med.

Med den i figur 5 visade anordningen är objektet 209 som skall mätas förflyttnings- bart relativt ljuskällan, längs den första translationsaxeln 203, roterbar om den första rotationsaxeln 211 och vridbar om rotationsaxeln 205. Det är också förflyttningsbart längs en translationsaxel 219, vars riktning beror på rotationen av den roterbara ski- van 207 om den första rotationsaxeln 211 och hållarens 204 vridningsvinkel om ro- tationsaxeln 205.

Detta gör anordningen i figur 5 speciellt väl lämpad för långa objekt med irreguljär form såsom bryggor, eftersom den möjliggör avläsning av ett objekt från många oli- ka lägen och vinklar. När enkla kronpreparationer avläses ställs tanden så att axeln genom tandens rot och tuggyta, dvs. rakt igenom tanden vertikalt, i rotationscent- rum, vilket innebär att det är möjligt att rotera objektet och avläsa från olika vyer.

En preparation för en brygga har åtminstone två delar som måste avläsas från flera riktningar. Detta möjliggörs av förflyttningen längs translationsaxeln 219. 10 15 20 25 30 518 857 9 De samma möjligheterna uppnås om anordningama i figur 4 och 5 modifieras ge- nom användning av en fast bärare 101, l02, och hållaren 104, 204 görs forflytt- ningsbar längs den forsta translationsaxeln 103, 203, med avseende på bäraren.

Den i figur 5 visade utforingsformen kan förenklas genom att ta bort antingen rota- tionsaxeln 205 eller den forsta rotationsaxeln 211, vilket dock skulle ge en mindre flexibel anordning.

För att avläsaett objekt med hjälp av anordningen enligt figur 4 eller 5 projiceras först en ljuslinje på objektet. Ljuslinjens profil på objektet avbildas så i ett antal kombinationer av lägen utmed den forsta translationsaxeln 103, 203, och om rota- tionsaxeln 105, 205 och den forsta rotationsaxeln lll, 211. Detta görs företrädesvis systematiskt, t.ex. på följande sätt: Först hålls objektet i en forsta rotationsvinkel om den forsta rotationsaxeln lll, 211 och en första vridningsvinkel om rotationsaxeln 105, 205 medan det förflyttas utmed den första translationsaxeln 103, 203 och ett antal bilder tas. Sedan ändras vridningsvinkeln och/eller rotationsvinkeln och ob- jektet avbildas igen medan det forflyttas utmed den första translationsaxeln 103, 203. Med anordningen i figur 5 kan objektet så forflyttas utmed translationsaxeln 219 innan det åter forflyttas utmed den forsta translationsaxeln och avbildas ett antal gånger. Antalet positioner i vilka objektet skall avbildas kan avgöras av en operatör i beroende av objektets storlek och komplexitet.

Objektets rörelser kan givetvis utföras i en annan ordningsfoljd, t.ex. genom att bä- raren först hålls fast i ett läge utmed den forsta translationsaxeln 103, 203 medan stödorganet 107, 207 roteras om den första rotationsaxeln lll, 211.

Detta kan avgöras av operatören eller fastläggas i systemet, företrädesvis medelst ett datorprogram. Ett program for att styra rörelsema innefattar företrädesvis funktioner for att styra objektets rörelser till fasta lägen utmed den forsta translationsaxeln 103, 203 och glidaxen 219 och om den första rotationsaxeln 1 l 1, 211 och rotationsaxeln nu.. n n 518 837 L-fv :f :ai n. ..- 10 105, 205, och för att styra kameran så att ljusprofilen avbildas i lämpliga lägen. Ett sådant program bör också innefatta funktioner för att kasta bort dåliga mätdata och för att bestämma hur många mätningar som behövs, och i vilka lägen, för att få en bra bild av objektet.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 ...- 518 8:7 .: U Patentkrav l. En datainsarnlingsanordning för insamling av data om formen på ett dentalt ob- jekt (109, 209), vilken anordning innefattar en avbildningsanordning för att av- bilda objektet och en hållaranordning (104; 204) anordnad att hålla det dentala objektet medan det avbildas, varvid åtminstone en del av hållaranordningen är roterbar om en första rotationsaxel (z; 111; 211), kännetecknad av att hållaran- ordningen är roterbar om åtminstone en andra rotationsaxel (x; 105; 205). Datainsamlingsanordning enligt krav 1, varvid hållaranordningen är förflytt- ningsbar utmed en första translationsaxel (103; 203). Datainsamlingsanordning enligt krav 1 eller 2, varvid hållaranordningen inne- fattar en objektsockel (107) roterbart monterad på en konsolanordning (104b) och en monteringsdel (104), varvid objektsockeln (107) är roterbar relativt kon- solanordningen om den första rotationsaxeln (111), van/id konsolanordningen (104b) och monteringsdelen (104a) är anordnade vinkelrätt relativt varandra och monteringsdelen (104a) är roterbart monterad på bäraren om den andra rota- tionsaxeln (105). Datainsamlingsanordning enligt något av föregående krav, varvid hållaranord- ningen (104; 204) är försedd med frikopplingsbara stopporgan för att låta rota- tionen om den första rotationsaxeln (111; 211) avbrytas så att hållaranordriingen tillåts hållas kvar i förbestämda diskreta lägen. Datainsamlingsanordning enligt något av föregående krav, varvid hållaranord- ningen (104; 204) är försedd med frikopplingsbara stopporgan för att låta rota- tionen om den andra rotationsaxe1n(105; 205) avbrytas så att hållaranordnirigen tillåts hållas kvar i förbestämda diskreta lägen. 10 15 20 25 51 s ss 7 lll 6. Datainsarnlingsanordning enligt något av kraven 2-5, varvid ljuskällan (1; 113; 213) är anordnad att sända ut ett plan av vitt ljus. 7. Datainsarnlingsanordning enligt något av föregående krav, varvid hållaranord- ningen (104; 204) kan förflyttas i längdrikming vinkelrätt på en av axlarna (105, 111; 205, 211) om vilken rotation kan utföras. 8. Datainsarnlingsanordning enligt något av föregående krav, varvid hållaranord- ningen (104; 204) kan förflyttas utmed en translationsaxel (219), vars orientering är beroende av rotationsvinkeln för hållaranordmngen om åtminstone en av den första och den andra axeln (105, 111; 205, 211). 9. Anordning enligt något av föregående krav, »varvid avbildningsenheten innefattar en ljuskälla (1; 113; 213) anordnad att projicera en ljuslinje (3; 114; 214) på det dentala objektets yta, en registreringsenhet (5; 115; 215) anordnad att registrera ljuslinjen när den bildas på sagda yta. 10. Förfarande för insamling av data om formen på ett dentalt objekt vilket hålls av en hållaranordning, innefattande avbildning av objektet medan följande steg ut- förs: - hållaranordningen roteras om en första rotationsaxel till ett första definierat fri- kopplingsbart stoppläge; - Hållaranordningen roteras om en andra rotationsaxel till ett andra definierat fri- kopplingsbart stoppläge; - Datat behandlas för att upprätta en förhöjningsproñl för objektet. 11. Förfarande för insamling av data enligt krav 10, innefattande att Hållaranordningen roteras om den första rotationsaxeln och den andra rotationsax- eln till ett förutbestämt antal definierade frikopplingsbara stopplägen och laserlinjen förflyttas över det dentala objektet i vart och ett av de definierade frikopplingsbara stopplägena. 10 15 20 25 518 857 1% 12. F örfarande för insamling av data enligt krav 10 eller 11,_ vidare innefattande ste- get att förflytta hållaren längs en första translationsaxel parallell med den första rotationsaxehi. 13. Förfarande för insamling av data enligt något av kraven 10-12, vidare innefat- tandet steget att förflytta hållaren utmed en translationsaxel, vars riktning beror på rotationsaxeln för hållaren om åtminstone en av den första eller andra rota- tionsaxeln. 14. Förfarande enligt något av kraven 10-13, varvid avbildningen utförs genom att förflytta en ljuslinje över det dentala objektet medan den registreras med en regi- streringsenhet och att registrera data avseende det dentala objektets form. 15. Datorprogramprodukt vilket när det körs på ett styrsystem för en datainsamlings- anordning innefattande en hållaranordning för ett dentalt objekt, vilken hållaran- ordning är förflyttningsbar utmed åtminstone en första translationsaxel och ro- terbar om åtminstone en första och en andra rotatioinsaxel, och en avbildnings- anordning, får anordningen att utföra följande steg: - rotation av hållaranordningen om den första rotationsaxeln till ett första definie- rat frikopplingsbart stoppläge - rotation av hållaranordningen om en andra rotationsaxel till ett andra definierat frikopplingsbart stoppläge, - avbildning av objektet medan hållaren är fixerad i det första frikopplingsbara stopplåget och det andra frikopplingsbara stoppläget. 16. Datorprogramprodukt enligt krav 15, vidare anordnad att få hållaren att förflytta sig utmed en första translationsaxel parallell med den första rotationsaxeln. - 518 ss? w 17. Datorprogramprodukt enligt krav 15 eller 16, vidare anordnad att få hållaren att förflytta sig utmed en translationsaxel vars riktning är beroende av hållarens ro- tationsaxel om åtminstone en av den första och den andra rotationsaxeln. 5 18. Datorprogramprodukt enligt något av kraven 15-17, vidare anordnad att insamla data från åtminstone en avbildning av linjen för åtminstone ett läge för objektet, och att behandla insamlade data för att erhålla en bild av objektet. 19. Datorprogramprodukt enligt något av kraven 15-18, vidare anordnad at kasta 10 bort data som inte anses tillräckligt bra.