一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，它涉及正畸弓丝弯制技术领域，本发明专利技术针对弯制点密集程度较小的一类正畸弓丝曲线，基于正畸弓丝曲线弯制点信息集、弯制点的机器人弯制信息集，结合机器人弯制正畸弓丝的运动特点，建立一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法。技术要点为：导入圆域划分数据并将正畸弓丝曲线T转换为平面曲线T′；根据弯制点角距比信息确定等半径圆域划分个数初始值n；划分等半径确定圆域；寻找最佳划分个数；输出合理角距比等半径圆域划分半径r

【技术实现步骤摘要】
一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法
本专利技术专利涉及一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，属于正畸弓丝弯制

技术介绍
错颌畸形是危及人体健康的第三大口腔疾病，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。在机器人弯制个性化正畸弓丝的过程中，个性化正畸弓丝与机器人弯制手爪间可能发生干涉，干涉即个性化正畸弓丝与机器人弯制手爪发生碰撞，干涉发生后会大大影响个性化正畸弓丝的弯制精度，进而影响矫治效果，致使所弯制的个性化正畸弓丝无法应用于临床治疗；研究发现，在正向弯制个性化正畸弓丝的过程中，正向弯制即由未弯制的正畸弓丝弯制成复杂的成形弓丝，干涉往往是由于不合理的成形控制点弯制顺序引起的，而合理的正向弯制成形控制点弯制顺序可以有效地避免干涉的发生，获得合理的正向弯制成形控制点弯制顺序是实现正畸弓丝数字化弯制的必要前提，但目前正畸弓丝弯制
缺少规划正向弯制成形控制点弯制顺序的方法，难以实现正畸弓丝数字化弯制。对于正畸弓丝弯制规划的划分方法的研究，在本专利技术人已经授权的授权公告号为CN107647925B的专利技术专利《一种用于正畸弓丝弯制规划的圆域划分方法》中提出了一种等半径圆域划分方法，在正畸弓丝曲线上进行区域划分，最终对每个区域进行排序，从而得出最终弯制点的弯制顺序，虽然这种方法对正畸弓丝弯制规划具有一定应用价值，但该方法中提及的等半径圆域划分方法仅是部分弧段对平面正畸弓丝曲线进行区域切割，无法形成完整的规则区域，因此难以在规定区域内定义合理的划分依据，仅以一种无依据的均匀化标准对正畸弓丝曲线进行划分，所划分的圆域区间内通常会存在弯制点密集程度过大、弯制复杂程度过大的情况，即划分后的区间未充分考虑到正畸弓丝曲线上弯制点分布信息的个性化特点，比如患者个性化正畸弓丝上的弯制点常常存在整体弯制点密集程度相对较小的情况，此时通常可采用一种衡量正畸弓丝曲线上单个弯制点与相邻弯制点间紧密程度的圆单位圆域弯制点密度来验证，表达式为其中公式中的数值1表示单位圆域中的一个弯制点，lj表示弯制点tj与其距离最近的弯制点之间的直线距离，j的取值范围为1≤j≤i，i表示正畸弓丝曲线上的弯制点个数，若通过计算可知所有单位圆域弯制点密度中的最大值不大于所规定的单位圆域弯制点密度的上限值可知在所取的个性化正畸弓丝曲线上，无论划分后的圆域上包含符合弯制点个数限制的任意数量的弯制点，划分后的圆域依然能保证圆域弯制点的密集程度在可接受的范围内，能够满足弯制系统对弯制点密度的要求，因此在满足上述要求的一类正畸弓丝曲线的圆域划分的过程中无需考虑弯制点密度因素的影响，即该弓丝弯制点分布具有特殊属性，在对此类个性化正畸弓丝进行圆域划分时，现有的正畸弓丝成形控制点弯制顺序规划方法合理性差，无法对此类个性化正畸弓丝实现高效数字化弯制，从而不能有效避免由于弯制顺序规划不合理导致的弯制机器人产生空程无效动作、弯制过程相互干涉动作和弯制运动复杂动作，不利于发挥弯制机器人优势的最大化，也不能明显提高弯制效率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，解决目前正畸弓丝弯制
缺少用于规划一类整体单位弯制点密度相对较小的正畸弓丝弯制顺序的等半径圆域的划分半径确定方法，在等半径圆域划分半径确定的过程中提出合理的圆域限制参数，仅对等半径圆域所划分的弯制点弯制复杂程度定量约束，获得一系列区域内弯制点弯制复杂程度符合要求的合理角距比等半径圆域，最终得到适用于规划此类正畸弓丝曲线弯制点的等半径圆域的划分半径，为具有特殊属性的一类正畸弓丝弯制规划时所用的等半径圆域划分方法提供便利，从而提高了正畸弓丝弯制规划的效率，发挥弯制机器人优势的最大化，保证正畸弓丝弯制过程正常运作，避免了机器人弯制此类正畸弓丝过程中出现干涉的问题。上述目的主要通过以下方案实现：一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，所述方法的具体实现过程为：步骤一、等半径确定圆域划分数据导入及正畸弓丝曲线转换：根据患者有i个弯制点的正畸弓丝曲线，计算并输入正畸弓丝曲线弯制点信息集T＝{t1，t2，t3，...，ti}，ti＝(xi，yi，zi)′为每个正畸弓丝曲线弯制点的坐标，在每个弯制点ti上机器人执行不同的弯制运动，每一个正畸弓丝曲线弯制点ti均对应一个弯制点机器人弯制信息单元ri，输入弯制点的机器人弯制信息集为R＝{r1，r2，r3，...，ri}，ri＝(xi，yi，zi，αi)′表示机器人在弯制该点时的弯制点坐标及弯制角度，αi为机器人作用在弯制点ti上的弯制角度；将个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集中各弯制点的坐标ti＝(xi，yi，zi)′中的zi赋值为0，即令zi＝0，获得正畸弓丝曲线转换平面正畸弓丝曲线T′；步骤二、计算等半径确定圆域初始试划分个数：按照预先计算正畸弓丝曲线上i个弯制点的弯制点角距比，其中第j个弯制点的弯制点角距比规定Ej是对第j个弯制点弯制复杂程度的量化描述，αj为作用在弯制点tj处的弯制角度，表示作用在弯制点tj处弯制距离，即弯制点tj-1与tj之间曲线段的长度，特别地，由于第一个弯制点t1无需弯制，规定弯制点t1的弯制点角距比E1＝0；首次将试划分n个等半径确定圆域，n的初始值为其中表示对式∑E/(∑E)max所计算结果的取整，(∑E)max表示在正畸弓丝曲线上将要划分的任意一个等半径确定圆域an内的圆域弯制点角距比和所要求的上限值，表示正畸弓丝曲线上第n个等半径确定圆域an内的所有弯制点的弯制点角距比之和，即对等半径确定圆域an所划分的弯制点整体弯制复杂程度的量化描述，当变半径划分圆域an内的弯制点分别为tq+1、tq+2、tq+3、…、时，规定圆域弯制点个数为半径为的等半径确定圆域an内的弯制点个数，q表示正畸弓丝曲线上在等半径确定圆域an之前生成的n-1个圆域内所有弯制点的个数，即以上依次提及的弯制点角距比E、圆域弯制点角距比和圆域弯制点个数三个参数统称为圆域限制参数，跳转至步骤三；步骤三、试划分等半径确定圆域：在以第一个弯制点t1为起点、以最后一个弯制点ti为终点的正畸弓丝曲线段上选取n+1个点作为圆域形成点，首个圆域形成点为弯制点t1所在的点，末尾圆域形成点为弯制点ti所在的点，使得每个圆域形成点与相邻圆域形成点间连接所得的n条直线段长度都相等，规定水平向右的向量按顺时针方向扫过的直线段依次用表示，且存在试划分等半径确定圆域以弯制点t1所在的圆域形成点为起始点进行，依次以的中点作为圆心，以作为半径生成n个等半径确定圆域，每个等半径确定圆域的边界线通过两个圆域形成点，相邻的两个等半径确定圆域的边界线相交于一个共用的圆域形成点，即第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：/n步骤一、等半径确定圆域划分数据导入及正畸弓丝曲线转换：/n根据患者有i个弯制点的正畸弓丝曲线，计算并输入正畸弓丝曲线弯制点信息集T＝{t

【技术特征摘要】
1.一种基于正畸弓丝弯制点角距比和的平面等半径圆域划分半径确定方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：
步骤一、等半径确定圆域划分数据导入及正畸弓丝曲线转换：
根据患者有i个弯制点的正畸弓丝曲线，计算并输入正畸弓丝曲线弯制点信息集T＝{t1，t2，t3，...，ti}，ti＝(xi，yi，zi)′为每个正畸弓丝曲线弯制点的坐标，在每个弯制点ti上机器人执行不同的弯制运动，每一个正畸弓丝曲线弯制点ti均对应一个弯制点机器人弯制信息单元ri，输入弯制点的机器人弯制信息集为R＝{r1，r2，r3，...，ri}，ri＝(xi，yi，zi，αi)′表示机器人在弯制该点时的弯制点坐标及弯制角度，αi为机器人作用在弯制点ti上的弯制角度；






将个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集中各弯制点的坐标ti＝(xi，yi，zi)′中的zi赋值为0，即令zi＝0，获得正畸弓丝曲线转换平面正畸弓丝曲线T′；



步骤二、计算等半径确定圆域初始试划分个数：
按照预先计算正畸弓丝曲线上i个弯制点的弯制点角距比，其中第j个弯制点的弯制点角距比规定Ej是对第j个弯制点弯制复杂程度的量化描述，αj为作用在弯制点tj处的弯制角度，表示作用在弯制点tj处弯制距离，即弯制点tj-1与tj之间曲线段的长度，特别地，由于第一个弯制点t1无需弯制，规定弯制点t1的弯制点角距比E1＝0；首次将试划分n个等半径确定圆域，n的初始值为n＝[∑E/(∑E)max]+1，其中[∑E/(∑E)max]表示对式∑E/(∑E)max所计算结果的取整，(∑E)max表示在正畸弓丝曲线上将要划分的任意一个等半径确定圆域an内的圆域弯制点角距比和所要求的上限值，表示正畸弓丝曲线上第n个等半径确定圆域an内的所有弯制点的弯制点角距比之和，即对等半径确定圆域an所划分的弯制点整体弯制复杂程度的量化描述，当变半径划分圆域an内的弯制点分别为tq+1、tq+2、tq+3、…、时，规定圆域弯制点个数为半径为的等半径确定圆域an内的弯制点个数，q表示正畸弓丝曲线上在等半径确定圆域an之前生成的n-1个圆域内所有弯制点的个数，即以上依次提及的弯制点角距比E、圆域弯制点角距比和圆域弯制点个数三个参数统称为圆域限制参数，跳转至步骤三；
步骤三、试划分等半径确定圆域：
在以第一个弯制点t1为起点、以最后一个弯制点ti为终点的正畸弓丝曲线段上选取n+1个点作为圆域形成点，首个圆域形成点为弯制点t1所在的点，末尾圆域形成点为弯制点ti所在的点，使得每个圆域形成点与相邻圆域形成点间连接所得的n条直线段长度都相等，规定水平向右的向量按顺时针方向扫过的直线段依次用表示，且存在试划分等半径确定圆域以弯制点t1所在的圆域形成点为起始点进行，依次以的中点作为圆心，以作为半径生成n个等半径确定圆域，每个等半径确定圆域的边界线通过两个圆域形成点，相邻的两个等半径确定圆域的边界线相交于一个共用的圆域形成点，即第n-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金刚，吴殿昊，姚亮，郭亚峰，张永德，曾阳，
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