【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及牙齿正畸，特别涉及一种激光打标仿真方法、参数调整方法及装置、电子设备。
技术介绍
1、现有的数字化隐形矫治器生产工艺中，一般首先通过3d打印技术得到对应患者的牙模，然后对膜片进行预热，随后对预热后的膜片和牙模进行压制，得到包覆牙模表面的壳状膜片，最后对壳状膜片进行打标与切割步骤。
2、为便于精细化、个性化、准确化地获取患者的诊疗信息，一般会在打标过程中将病人个人信息、当前诊疗阶段等信息标记在壳状膜片上，因此打标是隐形矫治器制作过程中的一个必要步骤。
3、激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。由于激光打标与待打标工件之间没有加工力的作用，具有无接触、无切削力、热影响小、可尽可能保证待打标工件原有精度的优点，激光打标被广泛应用在隐形矫治器的制作过程中。
4、一般来说，对于不同材料制作的隐形矫治器，在打标操作过程中，往往需要不断调整激光打标时的一些激光扫描工艺性参数，目前在对矫治器的激光打标过程中，一般都是由制作人员在打标过程中根据打标结果人为不断调整激光扫描工艺性参数，这使得打标过程中的调参操作变得复杂繁琐，从而导致目前的激光打标效率较为低下。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种激光打标参数调整方法及装置、电子设备，以通过有限元热分析为不同材质的牙齿矫治器自动调整激光打标过程中的激光扫描工艺性参数，减少打标操作过程中反复的人工调试操
2、本专利技术解决的技术问题是还提供一种激光打标仿真方法及装置，以通过有限元热分析对牙齿矫治器的激光打标实现仿真模拟的目的。
3、为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光打标仿真方法，包括：
4、获取包括待打标工件的有限元模型；
5、获取激光扫描工艺性参数及所述待打标工件的材质信息；
6、获取激光打标仿真过程中的激光发射位置及其扫描的实时打标位置信息；
7、基于获取的材质信息、激光扫描工艺性参数及位置信息，利用所述有限元模型热分析得到所述有限元模型中各节点的温度。
8、可选地，所述获取包括待打标工件的有限元模型，包括：
9、根据所述待打标工件的几何信息，通过关键点连线构建三维空间几何模型，并对其进行网格化处理，得到所述待打标工件的有限元模型；
10、针对所述有限元模型建立与所述待打标工件材质信息相关的有限元热传导控制方程，并确定求解所述有限元热传导控制方程依赖的传热边界条件和初始条件；
11、所述传热边界条件至少选择给定所述有限元模型边界上激光热流密度的热流边界条件作为传热边界条件。
12、可选地，所确定的传热边界条件还包括给定所述有限元模型的部分或全部边界为恒定温度的温度边界条件和/或对流换热边界条件。
13、可选地，将所述热流边界条件的激光热流密度确定为与所述激光扫描工艺性参数、激光发射位置及实时打标位置相关的热流密度函数。
14、可选地，所述热流边界条件的激光热流密度如下:
15、
16、其中，为符合所述热流边界条件的传热边界上给定的热流密度值，η为有效功率系数；p0为加热功率流密度；r为激光光斑半径；x、y和z表示所述激光发射位置；xfocus、yfocus和zfocus分别表示所述实时打标位置坐标。
17、可选地，所述获取激光打标仿真过程中的激光发射位置及其扫描的实时打标位置信息，包括:
18、根据打标信息确定扫描路径及总长度，根据设定的扫描时间得到扫描速度；
19、根据扫描速度获取扫描时间内不同时刻下所述激光发射位置与扫描的实时打标位置坐标。
20、可选地，所述基于获取的材质信息、扫描工艺参数及位置信息，利用所述有限元模型热分析得到所述有限元模型中各节点的温度的步骤中，基于获取的材质信息、激光扫描工艺性参数及位置信息，对所述有限元模型采用迭代法得到所述待打标工件的瞬态温度场，从而获得所述有限元模型中各节点的温度。
21、可选地，所述对所述有限元模型采用迭代法得到所述待打标工件的瞬态温度场的步骤，包括：
22、配置误差容限；
23、将获取的材质信息、激光扫描工艺性参数及位置信息传入所述有限元模型，基于所述有限元热传导控制方程、传热边界条件和初始条件，采用高斯-赛德尔迭代法对瞬态下的温度场进行求解，计算模型中各节点温度；
24、当两次迭代的误差小于所述误差容限时停止迭代，得到所述有限元模型的各节点温度。
25、可选地，所述当两次迭代的误差小于误差容限时停止迭代中，计算所有节点前后两次迭代值之差的平方和，并对其开方作为两次迭代的误差。
26、可选地，所述待打标工件包括牙模及包覆所述牙模的膜片，所述激光打标为对所述膜片表面进行打标。
27、可选地，所述激光打标仿真方法还包括:
28、根据扫描路径下各节点的温度确定相应的打标标记，得到激光打标仿真结果。
29、可选地，所述根据扫描路径下各节点的温度确定相应的打标标记，包括：
30、根据各扫描路径下各表层节点的温度，将其与相应的待打标工件的材料汽化温度进行对比；
31、当某个表层节点温度大于或等于所述材料汽化温度，则确定该表层节点产生打标标记。
32、为达到上述目的，本专利技术还提供一种激光打标仿真装置，包括：
33、有限元模型获取模块，用于获取包括待打标工件的有限元模型；
34、参数获取模块，用于激光扫描工艺性参数及所述待打标工件的材质信息；
35、位置信息获取模块，用于激光打标仿真过程中的激光发射位置及其扫描的实时打标位置信息；
36、分析处理模块，用于基于获取的材质信息、激光扫描工艺性参数及位置信息，利用所述有限元模型热分析得到所述有限元模型中各节点的温度。
37、为达到上述目的，本专利技术还提供一种激光打标参数调整方法，包括：
38、基于上述的激光打标仿真方法得到各扫描路径下各节点的温度；
39、根据得到的各扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记；
40、根据判断结果调整激光扫描工艺性参数。
41、可选地，所述根据得到的扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记，包括：
42、根据各扫描路径下各表层节点的温度，将其与对应待打标工件的材料汽化温度进行对比；
43、当某个表层节点温度大于或等于所述材料汽化温度，判定该表层节点产生合格的打标标记。
44、可选地，所述根据得到的扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记，包括:
45、根据各扫描路径下各表层节点的温度，将其与对应待打标工件的材料汽化温度进行对比；...
【技术保护点】
1.一种激光打标仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述获取包括待打标工件的有限元模型，包括：
3.如权利要求2所述的激光打标仿真方法，其特征在于：所确定的传热边界条件还包括给定所述有限元模型的部分或全部边界为恒定温度的温度边界条件和/或对流换热边界条件。
4.如权利要求2或3所述的激光打标仿真方法，其特征在于：将所述热流边界条件的激光热流密度确定为与所述激光扫描工艺性参数、激光发射位置及实时打标位置相关的热流密度函数。
5.如权利要求4中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述热流边界条件的激光热流密度如下:
6.如权利要求1-3中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述获取激光打标仿真过程中的激光发射位置及其扫描的实时打标位置信息，包括:
7.如权利要求1-3中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于：所述基于获取的材质信息、扫描工艺参数及位置信息，利用所述有限元模型热分析得到所述有限元模型中各节点的温度的步骤中，基于获取的材质信息、激光扫
8.如权利要求7所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述对所述有限元模型采用迭代法得到所述待打标工件的瞬态温度场的步骤，包括：
9.如权利要求8所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述当两次迭代的误差小于误差容限时停止迭代中，计算所有节点前后两次迭代值之差的平方和，并对其开方作为两次迭代的误差。
10.如权利要求1所述的激光打标仿真方法，其特征在于：所述待打标工件包括牙模及包覆所述牙模的膜片，所述激光打标为对所述膜片表面进行打标。
11.如权利要求1所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述激光打标仿真方法还包括:
12.如权利要求10所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述根据扫描路径下各节点的温度确定相应的打标标记，包括：
13.一种激光打标仿真装置，其特征在于，所述装置包括：
14.一种激光打标参数调整方法，包括：
15.如权利要求14所述的激光打标参数调整方法，其特征在于，所述根据得到的扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记，包括：
16.如权利要求14所述的激光打标参数调整方法，其特征在于，所述根据得到的扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记，包括:
17.如权利要求14所述的激光打标参数调整方法，其特征在于，所述根据得到的扫描路径下各节点的温度判断是否产生合格的打标标记，包括：
18.如权利要求14-17中任一项所述的激光打标参数调整方法，其特征在于，所述根据判断结果调整激光扫描工艺性参数，包括：
19.如权利要求18所述的激光打标扫描参数调整方法，其特征在于，所述方法还包括：
20.一种激光打标参数调整装置，包括：
21.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种激光打标仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述获取包括待打标工件的有限元模型，包括：
3.如权利要求2所述的激光打标仿真方法，其特征在于：所确定的传热边界条件还包括给定所述有限元模型的部分或全部边界为恒定温度的温度边界条件和/或对流换热边界条件。
4.如权利要求2或3所述的激光打标仿真方法，其特征在于：将所述热流边界条件的激光热流密度确定为与所述激光扫描工艺性参数、激光发射位置及实时打标位置相关的热流密度函数。
5.如权利要求4中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述热流边界条件的激光热流密度如下:
6.如权利要求1-3中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述获取激光打标仿真过程中的激光发射位置及其扫描的实时打标位置信息，包括:
7.如权利要求1-3中任一项所述的激光打标仿真方法，其特征在于：所述基于获取的材质信息、扫描工艺参数及位置信息，利用所述有限元模型热分析得到所述有限元模型中各节点的温度的步骤中，基于获取的材质信息、激光扫描工艺性参数及位置信息，对所述有限元模型采用迭代法得到所述待打标工件的瞬态温度场，从而获得所述有限元模型中各节点的温度。
8.如权利要求7所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述对所述有限元模型采用迭代法得到所述待打标工件的瞬态温度场的步骤，包括：
9.如权利要求8所述的激光打标仿真方法，其特征在于，所述当两次迭代的误差小于误...
【专利技术属性】
技术研发人员：马剑威，姚峻峰，
申请(专利权)人：正雅齿科科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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