用于设计和生产具有适于用户形态的形状的定制设备的方法技术

本发明专利技术涉及用于设计和生产具有适于用户形态的形状的定制设备的方法。具体地说，本发明专利技术涉及一种用来设计具有适于特定用户形态的形状的定制设备或用于这种定制设备的模具的设计方法，该方法包括：获得通用设备或用于这种通用设备的模具的描述，所述通用设备适于通用形态；获得所述通用形态的描述和所确定的用户形态的描述；处理所述通用形态和所确定的用户形态的所述描述，以识别将所述通用形态和所确定的用户形态映射在一起的几何变换；将所述几何变换应用到所述通用设备的描述或用于这种通用设备的所述模具的描述，以便定义所述定制设备或用于该定制设备的所述模具的描述。根据本发明专利技术的方法，限制或甚至消除了手工编辑装置的描述的需要。

Method for designing and manufacturing customized equipment with user-friendly shapes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于设计和生产具有适于用户形态的形状的定制设备的方法
本专利技术涉及一种用于设计定制设备或用于这种定制设备的模具的方法，其中该设备适于确定的用户形态，并打算具体为该用户所用。本专利技术还涉及一种实现这种设计方法的计算机程序。本专利技术还涉及一种用于生产这种设备的方法以及一种使用所述方法设计和/或制造的设备。
技术介绍
在本专利技术的上下文中，“设备”是指可以定位成与用户的身体紧密接触的任何对象或装置。例如，这可以是这样的对象或装置，该对象或装置的功能要求其符合其用户的形状。作为这种对象的非穷举性示例，它可以是：医学假体，例如关节假体如髋假体；矫形器，如膝支架或肘保持架；或任何其它安全或身体保护装置，如头盔、背部支撑壳，等等。并且“模具”是指任何固体，可以将例如塑料或树脂之类的物质施加在该固体上或固体内以复制其形状并形成设备的全部或部分。出于医学、保险或安全或舒适的原因，设备的目标是针对其用户形态最好地调整。根据第一种已知的设计和生产方法，例如使用石膏、泡沫或蜡来构建用户的身体的一部分的材料模型，所述材料模型可以通过模制直接获得。然后，可以通过去除或添加材料来修改该模型以获得模具，然后，该模具可以用于例如通过热成形来生产定制的设备。这种传统的方法时间很长、昂贵，并且不适合于定制设备的工业化生产。定制设备的比较近的设计方法提出对设备或其模具进行描述而不是制作模型。该描述可以由计算机装置解释以制作图形表示和/或由生产设备解释以进行器实际生产。为了说明的目的，本描述可以包括通过限定设备或其模具的表面的3D网格分解成有限元。这些最近的设计方法也可以基于用户形态的描述。与设备的描述类似，该描述可包括限定形态的表面的3D网格。另选地或另外，该描述可以包括来自测量装置(诸如MRI、用于计算机轴向断层摄影的X射线扫描器或超声测量装置)的体积图像(由体素组成的图像)。另选地，该描述可包括(例如使用X射线)从不同角度获取的多个2D图像(由像素组成的图像)，从而允许重组用户的形态。这种计算机辅助设计和计算机辅助制造(CAD/CAM)解决方案例如从由RODIN公司开发和发布的RODIN4DTM软件中获知。因此，根据设计定制装置的已知方法，通过组合从用户形态的描述中提取的第一部分和对应于装置的固定描述的第二部分来开发定制设备的描述。第一部分对应于与用户身体的区域接触的设备表面，并且其形状通过在该区域中符合用户形态来限定。第二部分对应于不与用户接触的设备部分，例如设备的外表面，因此不必需要定制。这两个部分(均从不同的来源提取)的组合是不容易的。特别地，这两个部分通常不是完美地连接，这需要使用专用的计算机工具来手工编辑设备的描述。目的在于使得可以制造对象并消除其缺陷的该编辑是手工的，这使得该设计方法不完善，因为它比较复杂并且通常比较昂贵。
技术实现思路
本专利技术旨在补偿上述缺点的全部或部分。特别地，本专利技术旨在提供一种用于设计和/或生产定制装置的方法，该方法限制或甚至消除了手工编辑装置的描述的需要。为了实现这些目的中的至少一个，根据第一方面，本专利技术的目的提出了一种用来设计具有适于特定用户形态的形状的定制设备或用于这种定制设备的模具的设计方法。该设计方法包括以下步骤：-获得通用设备或用于这种通用设备的模具的描述，所述通用设备适于通用形态；-获得所述通用形态的描述和所确定的用户形态的描述；-处理所述通用形态和所确定的用户形态的所述描述，以识别将所述通用形态和所确定的用户形态映射在一起的几何变换；-将所述几何变换应用到所述通用设备的描述或用于这种通用设备的所述模具的描述，以便定义所述定制设备或用于该定制设备的所述模具的描述。根据本专利技术的其它有利和不受限制的特征，如下方面可采取单独方式或以任何技术上可行的组合的方式进行：-所述方法包括用于建立所确定的用户形态的描述的初步测量步骤。-所述描述包括使用3D对象描述语言、3D网格、体积图像或多个2D图像的至少一个描述。-所述通用设备或该通用设备的模具的描述与局部刚度信息相关联，以便在应用步骤期间局部地调整所述几何变换的应用。根据另一个方面，本专利技术的主题提出了一种计算机程序，该计算机程序具有当该程序在计算机上运行时适于实现所述设计方法的每个所述步骤的指令。根据又一个方面，本专利技术的目的提出了一种用于生产定制设备的生产方法，该生产方法包括：-提供使用所提出的设计方法获得的所述定制设备或该定制设备的模具的描述；-生产所述定制设备所述定制设备能够通过添加生产或通过机械加工来制造。所述方法可以包括根据用于所述定制设备的模具的描述例如通过机械加工活通过添加生产了创建所述模具。附图说明本专利技术的其它特征和优点将从下面参考附图的详细描述中显现，其中：图1示意性地示出了根据本专利技术的方法的步骤；图2a至图2d示出了图1的方法的示例性实施方式。具体实施方式根据第一方面，本专利技术涉及一种用于设计定制设备或用于这种设备的模具的方法，即，涉及具有适于特定用户形态的形状的设备的方法。应当注意，该设备可以是所确定的用户希望自己装备的矫形器或假体。为了本说明书的目的，术语“设计”指的是根据需要对装置(设备、模具等)制作充分描述的步骤，以能够例如使用计算机处理和可视化装置以图形形式实现其表示，或者来实现其产生。可以参考普通图书JGomes的“Warping&MorphingofGraphicalObject(图形对象的扭曲和变形)”，MorganKaufmann的计算机图形学系列，作者MorganKaufmann，1998；以便详细讨论描述和操纵对象的公知方法。本专利技术不限于设备、用于该设备的模具和/或用户形态的描述的特定形式，并且这些描述可以使用对象描述语言(诸如VRML，STL或STEP)来形成。它们也可以通过将限定它们的表面分解成有限元(3D网格)而形成。它们也可以由体积图像来描述，即它们可以由在三维空间中识别并且与可以表示灰度级或颜色的至少一个数值相关联的称为“体素”的点组成。设备或形态的描述也可以由多个2D图像(由“像素”组成)形成，使得可以重置在其体积中描述的对象。对设备、模具或形态的描述可以是混合的，即，组合诸如刚刚呈现的那些描述的不同形式。这些不同的形式可以涉及所描述的对象的相同或互补部分。无论选择什么形式来描述对象，其描述都可以由包含语言元素和/或组成它/它们的像素、体素和/或网格点的计算机文件来具体化。为了设计定制设备，本专利技术基于通用设备或用于该通用设备的模具的描述的可用性。该通用设备具有适于用户的通用形态的形式。该通用形态本身是描述的主题，在本申请中被称为“通用形态的描述”。“通用形态”指的是表示一类用户的形态。仅一种通用形态及其描述是可用的，并且该形态于是可以构成人类身体的平均和简化形态。或者，多种通用形态(及其描述)可以是可用的，例如男性通用形态和女性通用形态。在所有情况下，通用形态及其描述形成了它所表示的这类用户的代表性的版本，不过进行了简化。应当注意，通用形态的描述不必代表整个人类身体。这可以是该身体相对于在考虑之中的设备的最相关部分。通用形态及其表示与通用设备的描述或用于这种设备的模具的描述相关联。通用设备精确地适于通用形态，即，在操作中将与用户接触的表面符合通用形态。当然，通用形态和通用设备在相同的起始空间中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用来设计具有适于特定用户形态的形状的定制设备或用于这种定制设备的模具的设计方法，该设计方法包括以下步骤：‑获得通用设备或用于这种通用设备的模具的描述，所述通用设备适于通用形态；‑获得所述通用形态的描述和所确定的用户形态的描述；‑处理所述通用形态和所确定的用户形态的所述描述，以识别将所述通用形态和所确定的用户形态映射在一起的几何变换；‑将所述几何变换应用到所述通用设备的描述或用于这种通用设备的所述模具的描述，以便定义所述定制设备或用于该定制设备的所述模具的描述。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 FR FR1657263;2017.05.09 FR FR17540311.一种用来设计具有适于特定用户形态的形状的定制设备或用于这种定制设备的模具的设计方法，该设计方法包括以下步骤：-获得通用设备或用于这种通用设备的模具的描述，所述通用设备适于通用形态；-获得所述通用形态的描述和所确定的用户形态的描述；-处理所述通用形态和所确定的用户形态的所述描述，以识别将所述通用形态和所确定的用户形态映射在一起的几何变换；-将所述几何变换应用到所述通用设备的描述或用于这种通用设备的所述模具的描述，以便定义所述定制设备或用于该定制设备的所述模具的描述。2.根据权利要求1所述的设计方法，所述方法包括用于建立所确定的用户形态的描述的初步测量步骤。3.根据前述权利要求中任一项所述的设计方法，其中，所述描...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·范梅尔，
申请(专利权)人：安纳特思科，
类型：发明
国别省市：法国,FR