一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法技术

本发明专利技术属于医疗器械的智能生产技术领域，具体涉及一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，包括：将牙套壳体的切割路径分割为n个点，定义n个切割点的三维坐标点集合；得到转换后的n个切割点的五轴坐标点集合；计算连续两点在三维坐标中的距离长度集合和连续两点在五轴坐标中的距离长度集合；计算速率放大率；调整连续两点的线段的切割速度以及激光切割功率，使得此线段的吸收功率等于单位体积材料所需的能量。本发明专利技术通过计算三轴坐标与五轴坐标之间的速率放大率，进而利用速率放大率调整切割速度和切割功率，使得切割的吸收功率等于所需的能量，避免切割过程中出现能量过量导致过烧，使得每次的切割更加均匀。使得每次的切割更加均匀。使得每次的切割更加均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法


[0001]本专利技术属于医疗器械的智能生产
，具体涉及一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法。

技术介绍

[0002]牙套是用来矫正牙齿整齐度的工具，目前，牙套不仅考虑矫正功能，还兼具美观的使用方便的特点，主要包括：普通钢牙套、舌侧牙套、陶瓷牙套、无托槽牙套、自锁牙套以及隐形牙套。其中，无托槽隐形牙套，相对于传统的托槽、钢丝的矫治技术，由于摘戴容易、美观、复诊方便等因素，市场占有率逐年增长。无托槽隐形牙套分为若干个矫治周期，每个矫治周期对应一副牙套，牙齿在牙套的预设形状中逐渐移动，使得治疗者在不知不觉中矫正牙齿。无托槽隐形牙套采用高分子透明材料制作，首先利用光固化成型技术制作牙颌模型，然后将牙胶片置于牙颌模型上，进行热塑成型，得到具有牙颌形状的牙胶片壳体，最后将牙胶片壳体沿着牙龈线切割一周，除去多余的部分然后从三维打印母模上脱下，进行修整抛光边缘得到最终可使用的牙套。
[0003]在生产隐形牙套的过程中，耗时最长的为牙套壳体的切割和抛光过程，对牙套进行切割需要使用切割机，传统的切割方式借助于钨钢刀头，按照切割路径完成切割，但是钨钢刀头极易磨损，导致切割边缘产生毛刺或者不光滑，后续还需要人工修整抛光，导致生产周期长，加工效率低。
[0004]为了提高牙套的生产效率，人们开发出激光切割方法，将激光模块与三轴或者四轴、五轴运动装置结合，激光聚焦于定点位置，运动装置驱动牙套移动或旋转，完成激光对牙套壳体的切割。但是这种切割方式容易导致过烧问题，尤其在最内侧的臼齿处，由于激光刀具的摆动角度最大，在这一位置激光停留时间长导致牙套壳体边缘过烧，进而影响牙套表面质量，或者切割不均匀。
[0005]综上所述，基于现有技术中利用激光切割法切割隐形牙套导致的过烧以及切割不均匀的技术问题，本专利技术提供一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，依照切割路径上的连续两点在五轴空间上移动时所需的时间来调整切割速度和激光功率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将牙套壳体的切割路径分割为n个点，定义n个切割点的三维坐标点集合为P
t
，P
t
＝{P
t
(x
i
,y
i
,z
i
),i∈N,0<i<n}；
[0010]S2、利用切割点的三维坐标点集合，得到转换后的n个切割点的五轴坐标点集合P
f
，P
f
＝{P
f
(X
i
,Y
i
,Z
i
,A
i
,C
i
),i∈N,0<i<n}；
[0011]S3、利用三维坐标点集合，计算连续两点在三维坐标中的距离长度集合L
t
；
[0012]S4、利用五轴坐标点集合，计算连续两点在五轴坐标中的距离长度集合L
f
；
[0013]S5、结合连续两点在三维坐标中的距离长度以及在五轴坐标中的距离长度，得到速率放大率C
v
；
[0014]S6、利用计算得到的速率放大率C
v
，调整连续两点的线段的切割速度以及激光切割功率，使得此线段的吸收功率等于单位体积材料所需的能量。
[0015]进一步地，步骤S3中三维坐标距离长度集合L
t
的计算方法为：
[0016][0017]进一步地，步骤S4中五轴坐标距离长度集合L
f
的计算方法为：
[0018][0019]进一步地，步骤S5中，计算速率放大率C
v
的计算方法为：将L
f
与L
t
相除，得到如下速率放大率，
[0020][0021]再进一步地，步骤S6中调整吸收功率的具体方法为：
[0022]S601、依照速率放大率C
v
计算线段的切割速度V
A
；
[0023]S602、依据计算的切割速度V
A
，判断V
A
是否在切割机的允许切割速度范围内，若是，则按照切割速度V
A
进行激光切割，若否，则进入下一步；
[0024]S603、激光切割速度调整为切割速度V
A
，并且调整激光切割功率，使得此线段的吸收功率等于单位体积材料所需的能量。
[0025]更进一步地，切割速度V
A
的计算方法为：
[0026][0027]其中，V
max
为最大切割速度，V
min
为最小切割速度，V表示切割未经吸塑的塑胶薄片时，最佳的切割速度。
[0028]更进一步地，步骤S603中调整激光切割功率S
A
的方法为：
[0029][0030]其中，C
S
表示功率补偿系数，S
max
为最大切割功率，S
min
为最小切割功率，S表示切割未经吸塑的塑胶薄片时，最佳的切割功率。
[0031]更进一步地，功率补偿系数的计算方法为：
[0032][0033]进一步地，设定待切割的牙套在吸塑后，包覆在牙模上的塑料薄膜厚度均匀，并且切割时激光光斑均匀，则单位体积材料所需的能量为E
a
，其中，S为激光切割功率平均值，V
t
为激光切割速度的平均值。
[0034]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术通过计算三轴坐标与五轴坐标之间的速率放大率，进而利用速率放大率调整切割速度和切割功率，使得切割的吸收功率等于所需的能量，避免切割过程中出现能量过量导致过烧。根据每一连续两点的坐标位置，计算每一线段的能量，对切割机的参数进行实时调节，使得每次的切割更加均匀，提高牙套的表面加工质量以及表面均匀度。
附图说明
[0036]图1为本专利技术中切割点示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合附图说明对本专利技术的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本专利技术的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0038]本专利技术提供一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，本实施例中使用的激光切割机为五轴激光切割机，即其运动装置为五轴驱动，在进行路径规划之前需要计算切割单位体积材料所需的能量E
a
，设定待切割的牙套在吸塑后，包覆在牙模上的塑料薄膜厚度均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将牙套壳体的切割路径分割为n个点，定义n个切割点的三维坐标点集合为P
t
，P
t
＝{P
t
(x
i
，y
i
，z
i
)，i∈N，0＜i＜n}；S2、利用切割点的三维坐标点集合，得到转换后的n个切割点的五轴坐标点集合P
f
，P
f
＝{P
f
(X
i
，Y
i
，Z
i
，A
i
，C
i
)，i∈N，0＜i＜n}；S3、利用三维坐标点集合，计算连续两点在三维坐标中的距离长度集合L
t
；S4、利用五轴坐标点集合，计算连续两点在五轴坐标中的距离长度集合L
f
；S5、结合连续两点在三维坐标中的距离长度以及在五轴坐标中的距离长度，得到速率放大率C
v
；S6、利用计算得到的速率放大率C
v
，调整连续两点的线段的切割速度以及激光切割功率，使得此线段的吸收功率等于单位体积材料所需的能量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中三维坐标距离长度集合L
t
的计算方法为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中五轴坐标距离长度集合L
f
的计算方法为：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，计算速率放大率C
v
的计算方法为：将L

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文安，
申请(专利权)人：四川睿数医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：