一种医学3D打印模型测量分析系统技术方案

本发明专利技术提供一种医学3D打印模型测量分析系统，其包括支架、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第三激光测距传感器、滑轨、滑杆、底座、3D成品模型、振动测试模块、横向电机、纵向电机、图像采集模块、图像处理模块、中央处理装置、信号处理电路、第一数据处理模块、第二数据处理模块、存储模块、图像比对模块、显示模块、电机控制模块以及图像绘制模块，图像比对模块根据将接收到的3D成品模型的边缘图像和经过图像处理模块处理后的图像与3D成品模型相对应的原型的CT图像进行比对以对3D成品模型进行测试，并将测试结果传输至显示模块进行显示。

A measurement and analysis system of medical 3D printing model

【技术实现步骤摘要】
一种医学3D打印模型测量分析系统
本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种医学3D打印模型测量分析系统。
技术介绍
3D打印技术，又称快速成型技术，是基于计算机三维数字成像技术和多层次连续打印技术的一种新兴应用技术，其原理是采用分层加工、叠加成型的方式逐层增加材料来生成3D实体。该技术可以制作任意复杂几何形状的实体，极大地降低了结构复杂产品的制造难度，在很大程度上提升了生产效率，具有成型精度高、重复性好、可实现产业化生产等传统工艺无法比拟的优点。在医学领域，起初由于打印材料的限制，3D打印技术主要用于打印无生物活性的人工关节和假体。随着新材料技术的不断发展，能够满足3D打印的材料也由金属、塑料、陶瓷等单一固体粉材发展到液体、凝胶、细胞等混合材料，3D打印技术迈向了生物活性打印时代，其在临床中的应用越来越广泛。现有技术中，对3D打印模型测量分析的精度不高，例如，使用图像采集装置采集3D打印模型的图像信息，再对图像的边缘信息进行提取，最后对将边缘信息与原型CT图像的边缘进行比较，但是，图像采集装置采集的图像的清晰度不高，导致后期进行边缘提取时，边缘提取误差较大，又例如，在使用激光绘制3D打印模型图像时，往往忽略了振动的影响，也就是说，在振动较大的情况下进行图像绘制会导致图像的误差较大。
技术实现思路
因此，为了克服上述问题，本专利技术提供了一种医学3D打印模型测量分析系统，其包括支架、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第三激光测距传感器、滑轨、滑杆、底座、3D成品模型、振动测试模块、横向电机、纵向电机、图像采集模块、图像处理模块、中央处理装置、信号处理电路、第一数据处理模块、第二数据处理模块、存储模块、图像比对模块、显示模块、电机控制模块以及图像绘制模块，中央处理装置将接收到的图像信息传输至图像比对模块，图像绘制模块通过第一数据处理模块和第二数据处理模块的数据绘制3D成品模型的边缘图像，并将绘制的图像传输至图像比对模块，图像比对模块内存储有与3D成品模型相对应的原型的CT图像，图像比对模块根据将接收到的3D成品模型的边缘图像和经过图像处理模块处理后的图像与3D成品模型相对应的原型的CT图像进行比对以对3D成品模型进行测试，并将测试结果传输至显示模块进行显示，其中，中央处理装置将接收到的沿底座滑轨方向的振动信号和底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号传输至显示模块，若沿底座滑轨方向的振动信号和底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号过大，则测量分析终止。本专利技术提供了的医学3D打印模型测量分析系统，其包括支架、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第三激光测距传感器、滑轨、滑杆、底座、3D成品模型、振动测试模块、横向电机、纵向电机、图像采集模块、图像处理模块、中央处理装置、信号处理电路、第一数据处理模块、第二数据处理模块、存储模块、图像比对模块、显示模块、电机控制模块以及图像绘制模块。其中，3D成品模型设置于底座上，底座左右两侧均设置有滑轨，第一激光测距传感器通过滑块设置于底座左侧的滑轨上，第二激光测距传感器通过滑块设置于底座右侧的滑轨上，振动测试模块设置于底座上，底座两侧设置有两个支架，支架设置于底座上，滑杆两端通过两个支架固定与底座，滑杆下部设置有滑轨，第三激光测距传感器通过滑块设置于滑杆下部的滑轨上；横向电机的输出端与第一激光测距传感器的输入端连接，横向电机的输出端与第二激光测距传感器的输入端连接，纵向电机的输出端与第三激光测距传感器的输入端连接，图像采集模块设置于3D成品模型前方，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，振动测试模块的输出端与信号处理电路的输入端连接，第一数据处理模块的输入端与中央处理装置的输出端连接，第二数据处理模块的输入端与中央处理装置的输入端连接，存储模块的输入端与中央处理装置的输入端连接，图像比对单元的输入端与中央处理装置的输出端连接，图像比对单元的输出端与显示模块的输入端连接，第一数据处理模块的输出端与第二数据处理模块的输出端均与电机控制模块的输入端连接，第一数据处理模块的输出端与第二数据处理模块的输出端均与图像绘制模块的输入端连接，电机控制模块的输出端与图像采集模块的输入端连接。其中，测试时，将3D成品模型放置于底座上，横向电机驱动第一激光测距传感器和第二激光测距传感器同时从底座的最前端往末端移动，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器将采集到的距离数据通过中央处理装置传输至第一数据处理模块，横向电机作业时，振动测试模块用于监测底座的沿底座滑轨方向的振动信号，振动测试模块将采集到的沿底座滑轨方向的振动信号传输至信号处理电路，信号处理电路对接收到的振动信号进行信号处理后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的振动信号传输至第一数据处理模块，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器运行至底座的末端后横向电机停止作业，纵向电机开始作业，同时振动测试模块开始监测底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号，并将采集到的振动信号通过信号处理电路传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的振动信号传输至第二数据处理模块，纵向电机驱动第三激光测距传感器从滑杆的最左端往最右端移动，第三激光测距传感器将采集到的距离数据通过中央处理装置传输至第二数据处理模块，电机控制模块根据接收到的第一数据处理模块和第二数据处理模块的数据通过控制与图像采集模块连接的电机驱动图像采集模块至预设位置，图像采集模块到达预设位置后开始采集3D成品模型的图像信息，并将图像信息传输至图像处理模块，图像处理模块对接收到的图像进行图像处理后传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至图像比对模块，图像绘制模块通过第一数据处理模块和第二数据处理模块的数据绘制3D成品模型的边缘图像，并将绘制的图像传输至图像比对模块，图像比对模块内存储有与3D成品模型相对应的原型的CT图像，图像比对模块根据将接收到的3D成品模型的边缘图像和经过图像处理模块处理后的图像与3D成品模型相对应的原型的CT图像进行比对以对3D成品模型进行测试，并将测试结果传输至显示模块进行显示。优选的是，振动测试模块的输出端与信号处理电路的输入端连接，振动测试模块包括水平振动传感器和竖直振动传感器，水平振动传感器用于监测底座的沿底座滑轨方向的振动信号，竖直振动传感器用于监测底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号，水平振动传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，竖直振动传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路将底座的沿底座滑轨方向的振动信号和底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的沿底座滑轨方向的振动信号和底座的沿底座滑轨方向垂方向的振动信号传输至显示模块。优选的是，横向电机、纵向电机以及与图像采集模块连接的电机的步进距离相同。优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，将图像f(x,y)传输至图像处理模块，图像处理模块首先对图像g(x,y)进行亮化，经过亮化后图像二维函数为h(x,y)，其中，图像f(x,y)的亮度范围为[a，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医学3D打印模型测量分析系统，其特征在于，所述医学3D打印模型测量分析系统包括支架（1）、第一激光测距传感器（2）、第二激光测距传感器（3）、第三激光测距传感器（4）、滑轨（5）、滑杆（6）、底座（7）、3D成品模型（8）、振动测试模块（9）、横向电机、纵向电机、图像采集模块、图像处理模块、中央处理装置、信号处理电路、第一数据处理模块、第二数据处理模块、存储模块、图像比对模块、显示模块、电机控制模块以及图像绘制模块；/n其中，所述3D成品模型（8）设置于所述底座（7）上，所述底座（7）左右两侧均设置有所述滑轨（5），所述第一激光测距传感器（2）通过滑块设置于所述底座（7）左侧的所述滑轨（5）上，所述第二激光测距传感器（3）通过滑块设置于所述底座（7）右侧的所述滑轨（5）上，所述振动测试模块（9）设置于所述底座（7）上，所述底座（7）两侧设置有两个所述支架（1），所述支架（1）设置于所述底座（7）上，所述滑杆（6）两端通过两个所述支架（1）固定与所述底座（7），所述滑杆（6）下部设置有所述滑轨（5），所述第三激光测距传感器（4）通过滑块设置于所述滑杆（6）下部的所述滑轨（5）上；所述横向电机的输出端与所述第一激光测距传感器（2）的输入端连接，所述横向电机的输出端与所述第二激光测距传感器（3）的输入端连接，所述纵向电机的输出端与所述第三激光测距传感器（4）的输入端连接，所述图像采集模块设置于所述3D成品模型（8）前方，所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接，所述振动测试模块（9）的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述第一数据处理模块的输入端与所述中央处理装置的输出端连接，所述第二数据处理模块的输入端与所述中央处理装置的输入端连接，所述存储模块的输入端与所述中央处理装置的输入端连接，所述图像比对单元的输入端与所述中央处理装置的输出端连接，所述图像比对单元的输出端与所述显示模块的输入端连接，所述第一数据处理模块的输出端与所述第二数据处理模块的输出端均与所述电机控制模块的输入端连接，所述第一数据处理模块的输出端与所述第二数据处理模块的输出端均与所述图像绘制模块的输入端连接，所述电机控制模块的输出端与所述图像采集模块的输入端连接；/n其中，测试时，将所述3D成品模型（8）放置于所述底座（7）上，所述横向电机驱动所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）同时从所述底座（7）的最前端往末端移动，所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）将采集到的距离数据通过所述中央处理装置传输至所述第一数据处理模块，所述横向电机作业时，所述振动测试模块（9）用于监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号，所述振动测试模块（9）将采集到的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号传输至所述信号处理电路，所述信号处理电路对接收到的振动信号进行信号处理后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的振动信号传输至所述第一数据处理模块，所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）运行至所述底座（7）的末端后所述横向电机停止作业，所述纵向电机开始作业，同时所述振动测试模块开始监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向垂方向的振动信号，并将采集到的振动信号通过所述信号处理电路传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的振动信号传输至所述第二数据处理模块，所述纵向电机驱动所述第三激光测距传感器（4）从所述滑杆（6）的最左端往最右端移动，所述第三激光测距传感器（4）将采集到的距离数据通过所述中央处理装置传输至所述第二数据处理模块，所述电机控制模块根据接收到的所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块的数据通过控制与所述图像采集模块连接的电机驱动所述图像采集模块至预设位置，所述图像采集模块到达预设位置后开始采集所述3D成品模型（8）的图像信息，并将图像信息传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块对接收到的图像进行图像处理后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的图像信息传输至所述图像比对模块，所述图像绘制模块通过所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块的数据绘制所述3D成品模型（8）的边缘图像，并将绘制的图像传输至所述图像比对模块，所述图像比对模块内存储有与所述3D成品模型（8）相对应的原型的CT图像，所述图像比对模块根据将接收到的所述3D成品模型（8）的边缘图像和经过所述图像处理模块处理后的图像与所述3D成品模型（8）相对应的原型的CT图像进行比对以对所述3D成品模型（8）进行测试，并将测试结果传输至所述显示模块进行显示。/n...

【技术特征摘要】
1.一种医学3D打印模型测量分析系统，其特征在于，所述医学3D打印模型测量分析系统包括支架（1）、第一激光测距传感器（2）、第二激光测距传感器（3）、第三激光测距传感器（4）、滑轨（5）、滑杆（6）、底座（7）、3D成品模型（8）、振动测试模块（9）、横向电机、纵向电机、图像采集模块、图像处理模块、中央处理装置、信号处理电路、第一数据处理模块、第二数据处理模块、存储模块、图像比对模块、显示模块、电机控制模块以及图像绘制模块；
其中，所述3D成品模型（8）设置于所述底座（7）上，所述底座（7）左右两侧均设置有所述滑轨（5），所述第一激光测距传感器（2）通过滑块设置于所述底座（7）左侧的所述滑轨（5）上，所述第二激光测距传感器（3）通过滑块设置于所述底座（7）右侧的所述滑轨（5）上，所述振动测试模块（9）设置于所述底座（7）上，所述底座（7）两侧设置有两个所述支架（1），所述支架（1）设置于所述底座（7）上，所述滑杆（6）两端通过两个所述支架（1）固定与所述底座（7），所述滑杆（6）下部设置有所述滑轨（5），所述第三激光测距传感器（4）通过滑块设置于所述滑杆（6）下部的所述滑轨（5）上；所述横向电机的输出端与所述第一激光测距传感器（2）的输入端连接，所述横向电机的输出端与所述第二激光测距传感器（3）的输入端连接，所述纵向电机的输出端与所述第三激光测距传感器（4）的输入端连接，所述图像采集模块设置于所述3D成品模型（8）前方，所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接，所述振动测试模块（9）的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述第一数据处理模块的输入端与所述中央处理装置的输出端连接，所述第二数据处理模块的输入端与所述中央处理装置的输入端连接，所述存储模块的输入端与所述中央处理装置的输入端连接，所述图像比对单元的输入端与所述中央处理装置的输出端连接，所述图像比对单元的输出端与所述显示模块的输入端连接，所述第一数据处理模块的输出端与所述第二数据处理模块的输出端均与所述电机控制模块的输入端连接，所述第一数据处理模块的输出端与所述第二数据处理模块的输出端均与所述图像绘制模块的输入端连接，所述电机控制模块的输出端与所述图像采集模块的输入端连接；
其中，测试时，将所述3D成品模型（8）放置于所述底座（7）上，所述横向电机驱动所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）同时从所述底座（7）的最前端往末端移动，所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）将采集到的距离数据通过所述中央处理装置传输至所述第一数据处理模块，所述横向电机作业时，所述振动测试模块（9）用于监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号，所述振动测试模块（9）将采集到的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号传输至所述信号处理电路，所述信号处理电路对接收到的振动信号进行信号处理后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的振动信号传输至所述第一数据处理模块，所述第一激光测距传感器（2）和所述第二激光测距传感器（3）运行至所述底座（7）的末端后所述横向电机停止作业，所述纵向电机开始作业，同时所述振动测试模块开始监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向垂方向的振动信号，并将采集到的振动信号通过所述信号处理电路传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的振动信号传输至所述第二数据处理模块，所述纵向电机驱动所述第三激光测距传感器（4）从所述滑杆（6）的最左端往最右端移动，所述第三激光测距传感器（4）将采集到的距离数据通过所述中央处理装置传输至所述第二数据处理模块，所述电机控制模块根据接收到的所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块的数据通过控制与所述图像采集模块连接的电机驱动所述图像采集模块至预设位置，所述图像采集模块到达预设位置后开始采集所述3D成品模型（8）的图像信息，并将图像信息传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块对接收到的图像进行图像处理后传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的图像信息传输至所述图像比对模块，所述图像绘制模块通过所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块的数据绘制所述3D成品模型（8）的边缘图像，并将绘制的图像传输至所述图像比对模块，所述图像比对模块内存储有与所述3D成品模型（8）相对应的原型的CT图像，所述图像比对模块根据将接收到的所述3D成品模型（8）的边缘图像和经过所述图像处理模块处理后的图像与所述3D成品模型（8）相对应的原型的CT图像进行比对以对所述3D成品模型（8）进行测试，并将测试结果传输至所述显示模块进行显示。


2.根据权利要求1所述的医学3D打印模型测量分析系统，其特征在于，所述振动测试模块的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述振动测试模块包括水平振动传感器和竖直振动传感器，所述水平振动传感器用于监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号，所述竖直振动传感器用于监测所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向垂方向的振动信号，所述水平振动传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述竖直振动传感器的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路将所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号和所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向垂方向的振动信号传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的沿所述底座（7）滑轨方向的振动信号和所述底座（7）的沿所述底座（7）滑轨方向垂方向的振动信号传输至所述显示模块。


3.根据权利要求1所述的医学3D打印模型测量分析系统，其特征在于，所述横向电机、所述纵向电机以及与所述图像采集模块连接的电机的步进距离相同。


4.根据权利要求1所述的医学3D打印模型测量分析系统，其特征在于，将所述图像采集模块传输至所述图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，将图像f(x,y)传输至所述图像处理模块，所述图像处理模块首先对图像g(x,y)进行亮化，经过亮化后图像二维函数为h(x,y)，其中，图像f(x,y)的亮度范围为[...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少龙，李江，朱晓菡，侯晨辉，陈莹莹，黄贺梅，林爱琴，
申请(专利权)人：郑州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南;41