一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，它涉及正畸弓丝弯制领域，根据患者的个性化正畸弓丝曲线，基于正畸弓丝曲线成形控制点信息集，成形控制点的机器人运动信息集，当患者正畸弓丝曲线上各弯制点的单位弯制点密度均小于单位弯制点密度上限值时，结合机器人弯制正畸弓丝的特点，设定变角度域弯制点角距比和上限值，得出一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，划分并排列变角度域，最终得到各弯制点的弯制顺序。本发明专利技术通过对划分变角度域的弯制复杂程度进行定量约束，保证了变角度域划分的合理性，提高了规划效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法
本专利技术专利涉及一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，属于正畸弓丝弯制

技术介绍
错颌畸形是危机人体健康的第三大口腔疾病，在人群中呈现较高的发病率，现代口腔医学中，固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段，而正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键，近年来，深受数字化制造技术的影响，传统的口腔制造加工工艺正发生革命性变化，口腔正畸领域也受益于数字化技术，正畸矫治器中弓丝的加工正在向数字化发展，然而弯制点顺序的高效规划是实现弓丝数字化加工，提高机器人弯制正畸弓丝效率以及保证弯制精度的前提。在个性化弓丝弯制点顺序规划时，个性化正畸弓丝上存在弯制点分布相对分散，即正畸弓丝曲线上各弯制点的单位弯制点密度都很小的情况，当弓丝曲线上各弯制点的单位弯制点密度值均小于根据机器人弯制正畸弓丝而设定的单位弯制点密度上限值时，由于其弯制点分布的特殊性，在对这类个性化正畸弓丝进行变角度域划分时，现有的正畸弓丝成形控制点弯制顺序规划计算量相对较大，规划期间耗时相对较大，目前正畸弓丝弯制
缺少对此类个性化正畸弓丝弯制点顺序规划的方法，无法对此类个性化正畸弓丝实现高效数字化弯制。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，解决目前正畸弓丝弯制
缺少针对此类每个弯制点单位弯制点密度都相对较小的正畸弓丝的高效弯制顺序规划方法，以避免对具有特殊属性的此类正畸弓丝的弯制点进行划分时出现划分区域内弯制难度较大的情况，有利于弯制顺序的合理规划，避免弯制过程中出现干涉的情况，进而实现正畸弓丝高效的数字化弯制。本专利技术为解决上述问题所采取的方案为：一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，所述方法的具体实现过程为：步骤一、变角度域划分数据导入：根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线，输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M＝{m1，m2，m3，...，mi}，mi＝(ui，vi，wi)'，为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标，每一个正畸弓丝曲线成形控制点mi均对应一个成形控制点机器人运动信息单元ni，输入的成形控制点的机器人运动信息集为N＝{n1，n2，n3，...，ni}，ni表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度，ni＝(ui，vi，wi，αi)'，ui、vi、wi为该成形控制点mi的坐标，αi为机器人作用在成形控制点mi上的弯制角度，将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N，单位弯制点密度上限值ρmax输入到正畸弓丝弯制系统中，并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点角距比和阀值(∑E)max；个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us，vs，ws)，me(ue，ve，we)，将弓丝曲线左端点ms设定为成形控制点m0，将弓丝曲线右端点me设定为成形控制点mi+1，以正畸弓丝曲线左右端点的中点定义为圆心O，将成形控制点mk作为划分变角度域的起点，k的初始值为k＝0，0≤k≤i，成形控制点mk与圆心O之间的连线定义为划分半径Rk，表示划分变角度域bk内划分的弯制点个数，的初始值为步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义：将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标mi＝(ui,vi,wi)'中的wi赋值为0，即令wi＝0，获得正畸弓丝转换曲线M′；针对变角度划分方法而言，定义弯制点mk的角距比为弯制点mk的弯制角度αk与其弯制距离的比值，即其中表示弯制点mk与弯制点mk+1之间的弧长，表示变角度域bk内所有弯制点角距比的累加和，个性化正畸弓丝上任意一弯制点mx的单位弯制点密度其中βx表示弯制点mx的划分半径Rx与弯制点mx+1的划分半径Rx+1之间形成的角度，1≤x≤i，计算个性化正畸弓丝上各弯制点的单位弯制点密度当各弯制点的单位弯制点密度均小于单位弯制点密度上限值ρmax时，跳转至步骤三；步骤三、计算变角度域弯制点角距比和：a)判断是否成立；如果成立，说明已划分至弓丝曲线的右端点，则用公式计算变角度域bk的弯制点角距比累加和，将弯制点mk和弯制点之间的变角度域定义为变角度域区间bk，变角度域区间bk的角距比累加和为跳转至步骤四，统计已划分的弯制点数目q；如果不成立，说明未划分至弓丝曲线的右端点，则用公式计算变角度域bk的弯制点角距比累加和，并且判断是否成立；如果成立，则可以继续增加该变角度域内弯制点的个数，即令跳转至步骤三a；b)如果不成立，说明该变角度域内不能再增加弯制点，跳转至步骤四；步骤四、定义变角度域区间：将弯制点mk和弯制点之间的变角度域定义为变角度域区间bk，并且变角度域区间bk内从弯制点mk到弯制点包括弯制点但是不包括弯制点mk的所有弯制点已划分，统计已划分的弯制点数目q，变角度域区间bk的弯制点角距比累加为跳转至步骤五；步骤五、判断是否继续进行变角度域划分：判断q＝i是否成立；如果q＝i不成立，则继续进行变角度域划分，由于当前弯制点不符合弯制要求，故从当前弯制点的上一个弯制点继续开始变角度划分，即以划分变角度域的起点，令跳转至步骤一；如果q＝i成立，说明所有的弯制点均已被划分，跳转至步骤六；步骤六、获得最终弯制点弯制顺序：输出变角度域区间信息集B＝{b1，b2，...，bg}，每个变角度域区间(b1，b2，...，bg)所对应的角度值分别为(θ1，θ2，...，θg)，并且θ1+θ2+...+θg＝π，比较每个变角度域区间(b1，b2，...，bg)的弯制点角距比和得到则以弯制点角距比和为指标将g个变角度域区间降序排列，得到降序变角度域区间信息集C＝{c2，c4，...，cg}，在任何一个变角度域区间内，以各弯制点的单位弯制点密度ρmk为指标对弯制点进行降序排列，将单位弯制点密度降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序，进而得到个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M1{m4，m6，...，ms}和机器人运动降序信息集N1{n4，n6，...，ns}，其中ms表示变角度域区间bg中的弯制点，输出最终弯制点弯制顺序M1{m2，m4，...，mg}，N1{n2，n4，...，ng}，程序结束。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术在对正畸弓丝进行变角度划分时，提出了单位弯制点密度的概念，从而对弯制点在正畸弓丝曲线上的分布情况进行量化描述，并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定了单位弯制点密度上限值ρmax，从而限定了此时正畸弓丝曲线上弯制点分布的集中程度，方便下一步利用弯制点角距比和对正畸弓丝曲线进行变角度域划分。2.同本专利技术人同日申报的专利技术专利《一种用于正畸弓丝弯制规划的平面变角度划分方法》相比，本专利先对正畸弓丝曲线上弯制点分布的集中程度进行判断，即判断正畸弓丝曲线上各弯制点的单位弯制点密度均满足划分要求后，再对其进行变角度划分，此时划分时只需计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：/n步骤一、变角度域划分数据导入：/n根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线，输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M＝{m

【技术特征摘要】
1.一种基于弯制点角距比和的正畸弓丝变角度划分方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：
步骤一、变角度域划分数据导入：
根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线，输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M＝{m1，m2，m3，...，mi}，mi＝(ui，vi，wi)'，为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标，每一个正畸弓丝曲线成形控制点mi均对应一个成形控制点机器人运动信息单元ni，输入的成形控制点的机器人运动信息集为N＝{n1，n2，n3，...，ni}，ni表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度，ni＝(ui，vi，wi，αi)'，ui、vi、wi为该成形控制点mi的坐标，αi为机器人作用在成形控制点mi上的弯制角度，将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N，单位弯制点密度上限值ρmax输入到正畸弓丝弯制系统中，并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点角距比和阀值(∑E)max；






个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us，vs，ws)，me(ue，ve，we)，将弓丝曲线左端点ms设定为成形控制点m0，将弓丝曲线右端点me设定为成形控制点mi+1，以弓丝曲线左右端点的中点定义为圆心O，将成形控制点mk作为划分变角度域的起点，k的初始值为k＝0，0≤k≤i，成形控制点mk与圆心O之间的连线定义为划分半径Rk，表示划分变角度域bk内划分的弯制点个数，的初始值为
步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义：
将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标mi＝(ui,vi,wi)'中的wi赋值为0，即令wi＝0，获得正畸弓丝转换曲线M′；



针对变角度划分方法而言，定义弯制点mk的角距比为弯制点mk的弯制角度αk与其弯制距离的比值，即其中表示弯制点mk与弯制点mk+1之间的弧长，表示变角度域bk内所有弯制点角距比的累加和，个性化正畸弓丝上任意一弯制点mx的单位弯制点密度ρmx＝2/βxRx+1,其中βx表示弯制点mx的划分半径Rx与弯制点mx+1的划分半径Rx+1之间形成的角度，1≤x≤i，计算个性化正畸弓丝上各弯制点的单位弯制点密度当各弯制点的单位弯制点密度均小于单位弯制点密度上限值ρmax...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金刚，郭亚峰，左晖，姚亮，张永德，吴殿昊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23