激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，它包括驱动组件、光路组件、牙齿定位组件，驱动组件中，X振镜摆动电机安装在X振镜电机座上，Y振镜摆动电机安装在Y振镜电机座上，两个振镜驱动组件固定在滑板上，滑板驱动组件安装在基板上；光路组件中，X振镜安装在X振镜摆动电机上，Y振镜安装在Y振镜摆动电机上，聚焦透镜固定在滑板的透镜固定座上；牙齿定位组件中，牙齿找准器采用平移型传动机构，牙齿定位器通过与牙齿找准器的配合进行定位。本发明专利技术实现了对光斑轨迹的调控，且解决了现有技术中剥离式切削过程中的挡光和牙齿定位器自身的定位问题，提高了牙体预备的效率和精度。

Spot locus control device in laser tooth preparation robot

The invention discloses a light spot trajectory control device in a laser dental robot, which comprises a driving component, a light path component and a tooth positioning component. In the driving component, the X-mirror oscillating motor is installed on the X-mirror motor base, the Y-mirror oscillating motor is installed on the Y-mirror motor base, and the two oscillating mirror driving components are fixed on the sliding plate. In the optical path module, X-galvanometer is installed on X-galvanometer swing motor, Y-galvanometer is installed on Y-galvanometer swing motor, and the focus lens is fixed on the lens fixed seat of the slide plate; in the tooth positioning module, the tooth alignment device adopts translational transmission mechanism, and the tooth alignment device aligns with the teeth. The location of the device is coordinated. The invention realizes the regulation of the spot trajectory, solves the problems of light shielding and the location of the tooth locator itself in the peeling cutting process in the prior art, and improves the efficiency and accuracy of tooth preparation.

【技术实现步骤摘要】
激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置
本专利技术涉及口腔手术器械
，具体涉及一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置。
技术介绍
目前，在牙科口腔治疗中，有时需要对牙齿硬组织进行定量的切削。目前常用的牙体预备手术工具有牙科手机。牙科手机的工作原理是通过手机中高速旋转的车针来对牙齿各面进行磨削去除，以达到临床的要求。牙体预备的全过程都是由医生手持进行的，其预备后的形态也由医生通过经验来进行判断。这种方式存在明显缺点，其一，口腔空间狭小，操作需靠操作者视觉和手定位控制，常出现牙体预备过量或不足，甚至造成牙龈、唇、颊、舌黏膜的医源性损伤；其二，高速涡轮机易产生尖锐噪音，使患者及医师感到不适。近年来，随着技术的进步，人们尝试使用激光切削装置进行牙体的预备，市场上出现了商品化的牙科激光设备。商品化的牙科激光设备切割牙体硬组织具有无噪声、无振动等优势，受到了越来越多的患者(特别是儿童患者)的认可和接受，但目前的商品化牙科激光器尚没实现数字化，需要医生进行操作，无法提高备牙的精度，缩短治疗的时间。专利号为201310671482.9的专利公布了一种口腔内微型自动牙体预备切削装置。此装置采用动光式结构，两个摆动电机分别驱动X/Y振镜，实现X/Y两个方向上的高速扫描切割运动，直线电机驱动聚焦透镜，实现Z方向的运动，通过牙齿定位器统一牙齿的坐标系与激光工作头的坐标系。此种激光轨迹控制方法可以实现牙体的三维切削，但有明显的缺点：一是由于激光聚焦以后才能进行切削，存在着聚合角，当激光接近垂直的角度入射到牙体表面，随着切削深度的增加，会出现挡光现象，无法实现剥离式切削，切削效率低下；二是牙齿定位器自身难以定位，在实际临床中，当患者牙齿不整齐，定位器Z轴方向就可能与牙体长轴方向不一致，当定位器Z轴方向与牙体长轴夹角大于5°时，将会导致切削不能满足牙体预备的精度要求。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置。考虑到现有技术的上述问题，根据本专利技术公开的一个方面，本专利技术采用以下技术方案：一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，包括光路组件、驱动组件和牙齿定位组件；所述光路组件包括用于光斑X方向扫描的X振镜、用于光斑Y方向扫描的Y振镜、用于产生聚焦光斑的聚焦透镜、用于将激光光源反射至X振镜上的第一反射镜；所述第一反射镜产生的反射光通过所述X振镜和所述Y振镜后由所述聚焦透镜聚焦，通过导光组件传输至所述牙齿定位组件端，用于对牙齿的处理；所述驱动组件包括X振镜驱动组件、Y振镜驱动组件以及Z方向驱动结构，所述X振镜驱动组件用于驱动所述X振镜在X方向的扫描，所述Y振镜驱动组件用于驱动所述Y振镜在Y方向的扫描，所述Z方向驱动结构使所述X振镜、Y振镜和聚焦透镜整体平移，从而实现光斑Z方向上的扫描。为了更好地实现本专利技术，进一步的技术方案是：根据本专利技术的一个实施方案，使所述X振镜、Y振镜和聚焦透镜整体平移的Z方向驱动结构采用滑板驱动组件，所述滑板驱动组件包括滑板和滑板驱动电机，所述X振镜、Y振镜和聚焦透镜设置于所述滑板上，所述滑板设置于一基板上，所述滑板驱动电机能够驱动所述滑板相对所述基板移动。根据本专利技术的另一个实施方案，所述滑板和所述基板之间通过设置的直线导轨及直线导轨滑块进行滑动连接；所述滑板驱动电机为音圈直线电机。根据本专利技术的另一个实施方案，还包括设置一用于检测所述滑板位置的滑板位置检测组件。根据本专利技术的另一个实施方案，所述滑板位置检测组件以光栅传感器作为检测元件，所述光栅传感器的光栅尺设置于所述滑板一侧，所述基板一侧设置用于读取所述光栅尺数据的光栅传感器读数头。根据本专利技术的另一个实施方案，所述牙齿定位组件包括牙齿找准器与牙齿定位器，所述牙齿找准器通过夹钳夹紧所需切削的牙齿的外轮廓进行牙齿的定位；所述牙齿定位器通过与牙齿找准器的配合进行定位，定位完成后，取走牙齿找准器。根据本专利技术的另一个实施方案，所述牙齿找准器采用平移型传动机构。根据本专利技术的另一个实施方案，所述牙齿定位器侧面设置抽气管接口。本专利技术还可以是：根据本专利技术的另一个实施方案，所述导光组件包括导光臂、导光弯头、第二反射镜和反射镜镜片座，所述导光臂轴线与所述聚焦透镜中心和所述Y振镜中心位于同一直线上，所述导光弯头连接在所述导光臂一端，所述第二反射镜设置于所述反射镜镜片座上，所述反射镜镜片座设置于所述导光弯头上。根据本专利技术的另一个实施方案，所述第二反射镜与所述导光臂轴线成45°夹角。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：本专利技术的一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，具有：1)能解决剥离式切削过程中的挡光问题，实现剥离式切削，缩短了切削的时间，提高了牙体预备的效率。根据几何光学的原理，此光斑调控装置产生的光斑是以一定的倾斜角度入射到加工表面，此角度与光斑和光轴的距离r、聚焦透镜的焦距f以及扫描镜的转轴与聚焦透镜的光心距离有关，当r和f一定时，扫描镜转轴与聚焦透镜的光心距离越小，倾斜角度越大。当倾斜的角度大于聚焦圆锥的圆锥角的一半时，就可以避免剥离式切削过程中的挡光现象，从而实现剥离式切削。2)Y振镜的转动轴线与聚焦透镜的光心距离L以及X振镜转轴与Y振镜转轴距离M在切削过程中保持不变，这意味着聚焦光线的倾斜角度不会随着切削深度发生变化，这提高了切削的精度。3)解决了牙齿定位器自身不能定位的问题，牙齿找准器通过所需切削牙齿的外轮廓确定牙体长轴的方向以及牙齿的中心，牙齿定位器通过与牙齿找准器的配合实现自身的定位，保证了牙体定位器Z轴方向与牙体长轴方向的一致。从而保证了牙体预备的精度。4)此光斑轨迹调整装置采用抽气的方式进行吸热，可以同时把激光切削过程中产生的等离子和小颗粒吸走，避免小颗粒污染镜片以及口腔，提升了患者的舒适感，提高了本装置长期工作的可靠性。附图说明为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。图1为本专利技术一实施例的光斑轨迹调整装置的整体结构示意图。图2为本专利技术一实施例的驱动组件立体示意图。图3为本专利技术一实施例的驱动组件侧面示意图。图4为本专利技术一实施例的光路组件结构示意图。图5A和图5B为本专利技术一实施例的牙齿找准器结构示意图。图6为本专利技术一实施例的定位组件示意图。图7为本专利技术一实施例的牙齿剥离式切削示意图。图8为本专利技术一实施例的系统工作光路图。图9为本专利技术另一实施例的滑板驱动组件示意图。其中，附图中的附图标记所对应的名称为：10-驱动组件，11-X振镜驱动组件，111-X振镜摆动电机，112-X振镜电机座，12-Y振镜驱动组件，121-Y振镜摆动电机，122-Y振镜电机座，13-滑板驱动组件，131-直线导轨，132-直线导轨滑块，133-滑板，134-滑板驱动电机，135-直线电机座，136-直线电机，14-滑板位置检测组件，141-光栅尺，142-光栅传感器读数头，143-L型板，20-光路组件，21-第一反射镜，22-X振镜，23-Y振镜，24-聚焦透镜，25-导光臂连接板，26-导光臂，27-导光弯头，28-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，其特征在于包括光路组件(20)、驱动组件(10)和牙齿定位组件(30)；所述光路组件(20)包括用于光斑X方向扫描的X振镜(22)、用于光斑Y方向扫描的Y振镜(23)、用于产生聚焦光斑的聚焦透镜(24)、用于将激光光源反射至X振镜(22)上的第一反射镜(21)；所述第一反射镜(21)产生的反射光通过所述X振镜(22)和所述Y振镜(23)后由所述聚焦透镜(24)聚焦，通过导光组件传输至所述牙齿定位组件(30)端，用于对牙齿的处理；所述驱动组件(10)包括X振镜驱动组件(11)、Y振镜驱动组件(12)以及Z方向驱动机构，所述X振镜驱动组件(11)用于驱动所述X振镜(22)在X方向的扫描，所述Y振镜驱动组件(12)用于驱动所述Y振镜(23)在Y方向的扫描，所述Z方向驱动结构使所述X振镜(22)、Y振镜(23)和聚焦透镜(24)整体平移，从而实现光斑Z方向上的扫描。

【技术特征摘要】
1.一种激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，其特征在于包括光路组件(20)、驱动组件(10)和牙齿定位组件(30)；所述光路组件(20)包括用于光斑X方向扫描的X振镜(22)、用于光斑Y方向扫描的Y振镜(23)、用于产生聚焦光斑的聚焦透镜(24)、用于将激光光源反射至X振镜(22)上的第一反射镜(21)；所述第一反射镜(21)产生的反射光通过所述X振镜(22)和所述Y振镜(23)后由所述聚焦透镜(24)聚焦，通过导光组件传输至所述牙齿定位组件(30)端，用于对牙齿的处理；所述驱动组件(10)包括X振镜驱动组件(11)、Y振镜驱动组件(12)以及Z方向驱动机构，所述X振镜驱动组件(11)用于驱动所述X振镜(22)在X方向的扫描，所述Y振镜驱动组件(12)用于驱动所述Y振镜(23)在Y方向的扫描，所述Z方向驱动结构使所述X振镜(22)、Y振镜(23)和聚焦透镜(24)整体平移，从而实现光斑Z方向上的扫描。2.根据权利要求1所述的激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，其特征在于使所述X振镜(22)、Y振镜(23)和聚焦透镜(24)整体平移的所述Z方向驱动结构采用滑板驱动组件(13)，所述滑板驱动组件(13)包括滑板(133)和滑板驱动电机(134)，所述X振镜(22)、Y振镜(23)和聚焦透镜(24)设置于所述滑板(133)上，所述滑板(133)设置于一基板(4)上，所述滑板驱动电机(134)能够驱动所述滑板(133)相对所述基板(4)移动。3.根据权利要求2所述的激光备牙机器人中的光斑轨迹调控装置，其特征在于所述滑板(133)和所述基板(4)之间通过设置的直线导轨(131)及直线导轨滑块(132)进行滑动连接；所述滑板驱动电机(134)为音圈直线电机。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：范守文，罗志竞，曲兴家，牛大山，朱晖，范帅，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51