一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法技术

一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，它涉及正畸弓丝弯制技术领域，在应用等角度划分为正畸弓丝规划弯制顺序时，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，结合机器人弯制正畸弓丝的特点设定等角度域弯制点密度上限值和等角度域弯制点角距比和的上限值，建立了一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，在等角度划分的过程中根据等角度域的弯制点密度，以及弯制点角距比和改变划分角度，最终确定划分角度并输出。本发明专利技术通过对划分区域的弯制点密集程度及弯制难度的定量约束，保证了划分角度确定的合理性，提高了规划效率。

【技术实现步骤摘要】
一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法
本专利技术专利涉及一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，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。正畸弓丝弯制顺序规划是正畸弓丝实现数字化弯制的必要前提，合理的弯制顺序规划不仅可以提高机器人弯制正畸弓丝的效率而且还可以大大提高正畸弓丝的弯制精度，达到预期的矫正效果，等角度划分是一种弯制
经常使用的弯制顺序规划方法，它将正畸弓丝曲线划分成角度相等的一系列等角度均分域，因此在等角度划分时，划分角度的确定就成为等角度划分的关键步骤，但目前正畸弓丝弯制
缺少等角度划分时角度的合理确定方法，角度的确定一般是按照约定俗成按照以往的经验提前设定，而且一经设定，在划分进行过程中就不能更改，不能根据等角度域内弯制点的分布情况及弯制难度改变角度大小，难以实现正畸弓丝数字化精准弯制。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CN107714203B的专利技术专利《一种等角度划分的正畸弓丝弯制顺序规划方法》中提出了一种等角度划分方法，在正畸弓丝曲线上进行区域划分，虽然这种方法对正畸弓丝弯制规划具有一定应用价值，但由于该方法仅以一种无依据的均匀化标准对正畸弓丝曲线进行划分，而且在划分等角度域的过程中划分角度的确定都是划分前设定好的，所划分的等角度域区间内通常会存在弯制点密集程度过大或在同一等角度域内各弯制点弯制难度较大的情况，即在对正畸弓丝进行等角度划分的过程中未充分考虑到正畸弓丝曲线上各弯制点信息的个性化特点，无法高效对正畸弓丝实现弯制顺序规划，不利于最大化发挥弯制机器人的优势。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，解决目前在对正畸弓丝进行等角度划分时，缺少对划分角度进行确定的问题，有利于弯制顺序的合理规划，避免机器人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。一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，所述方法的具体实现过程为：步骤一、等角度划分数据导入：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，所以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等角度域弯制点密度上限值ρmax，等角度域弯制点角距比和上限值(∑E)max；步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及等角度划分份数a初值设定：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′；个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us，vs，ws)，me(ue，ve，we)，将正畸弓丝曲线左端点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mo为圆心O；针对等角度划分而言，定义正畸弓丝曲线上任意一弯制点mj的角距比为弯制点mj的弯制角度αj与其弯制距离的比值，即其中表示弯制点mj与弯制点mj+1之间的弧长，计算个性化正畸弓丝曲线上各弯制点的角距比并且将所有弯制点的角距比求和，记为(∑E)总；将正畸弓丝曲线以O为圆心，均分为a个角度相等的等角度域，即形成等角度域(b1，b2，...，ba)，规定等角度划分的初始份数a等于所有弯制点角距比的和与设定的等角度域角距比和上限值的比值取整之后再加一，即初始化a＝[(∑E)总/(∑E)max]+1；步骤三、计算等角度划分的角度β：等角度划分形成的等角度域(b1，b2，...，ba)所对应的角度β都相等，且等角度划分的角度β等于弓丝曲线总角度π与等角度划分份数a的比值，即将等角度域bk作为检验是否增加等角度划分份数a的起始域，初始化k＝1；步骤四、判断是否增加等角度划分份数a：统计等角度域bk的弯制点个数在这里规定为属于等角度域bk的所有弯制点的个数，即等角度域bk左右边界内部的所有弯制点个数，特别地，如果弯制点位于等角度域bk的左边界线上，则该弯制点属于上一个等角度域bk-1，如果弯制点位于等角度域bk的右边界线上，则该弯制点属于当前等角度域bk，并且寻找等角度域bk内最大的半径定义为等角度域bk内正畸弓丝曲线上与圆心O距离最远的点与圆心O的连线；针对等角度划分而言，定义等角度域bk的弯制点密度为等角度域bk内弯制点个数与等角度域bk的面积的比值，即并且计算等角度域bk内所有弯制点的角距比和记为判断且是否成立；如果且成立，则说明等角度域bk符合等角度划分要求，跳转至步骤五；如果或不成立，则说明等角度域bk不符合等角度划分要求，等角度域bk的弯制点分布比较集中或者等角度域bk内的弯制点弯制难度比较大，当前等角度划分份数不能符合划分要求，应该增加划分的份数，故令a＝a+1，跳转至步骤三；步骤五、判断是否继续检验等角度域：判断k＜a是否成立；如果k＜a成立，说明还没有检验完a个等角度域，应该继续检查下一个等角度域，故，令k＝k+1，跳转至步骤四；如果k＜a不成立，则说明已经检验完a个等角度域，跳转至步骤六；步骤六、确定等角度域区间及输出等角度划分角度β：将等角度域(b1，b2，...，ba)确定为角度相等的等角度域区间{b1，b2，...，ba}，统计各等角度域区间的弯制点密度及弯制点角距比和输出等角度域区间信息集B＝{b1，b2，...，ba}；等角度划分正畸弓丝曲线时划分角度确定为β，输出此时的划分角度β，程序结束。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术在确定等角度划分的角度β时，综合考虑每个等角度域bk内的弯制点密度情况和弯制点角距比和情况，并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定了弯制点密度上限制ρmax和弯制点角距比和上限值(∑E)max，从而限定了每个等角度度域bk内的弯制点密集程度以及弯制点弯制难度，保证了划分角度β确定的合理性，在使用等角度划分为正畸弓丝弯制顺序规划时，增强了等角度划分的适用性。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：/n步骤一、等角度划分数据导入：/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】
1.一种正畸弓丝弯制顺序规划等角度划分角度确定方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：
步骤一、等角度划分数据导入：
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，所以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等角度域弯制点密度上限值ρmax，等角度域弯制点角距比和上限值(∑E)max；






步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及等角度划分份数a初值设定：
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′；



个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为ms(us，vs，ws)，me(ue，ve，we)，将正畸弓丝曲线左端点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为圆心O；
针对等角度划分而言，定义正畸弓丝曲线上任意一弯制点mj的角距比为弯制点mj的弯制角度αj与其弯制距离的比值，即其中表示弯制点mj与弯制点mj+1之间的弧长，计算个性化正畸弓丝曲线上各弯制点的角距比并且将所有弯制点的角距比求和，记为(∑E)总；
将正畸弓丝曲线以O为圆心，均分为a个角度相等的等角度域，即形成等角度域(b1，b2，...，ba)，规定等角度划分的初始份数a等于所有弯制点角距比的和与设定的等角度域角距比和上限值的比值取整之后再加一...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金刚，郭亚峰，姚亮，张永德，王磊，唐德栋，
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