假牙加工轨迹生成方法技术

一种假牙加工轨迹生成方法，属于数控加工技术领域。首先生成用于假牙粗加工的刀轨，再生成用于假牙精加工的刀轨，所述粗加工刀轨的生成分为Z向粗加工轨迹生成和-Z向粗加工轨迹生成两步，精加工刀轨的生成分为Z向精加工轨迹生成和-Z向精加工轨迹生成两步。生成粗加工轨迹的步骤为：①确定材料去除区域；②获取截交轮廓曲线集；③处理截交轮廓曲线集；④生成加工区域；⑤轨迹填充；⑥轨迹连接。生成精加工轨迹的步骤为：①确定材料去除区域；②获取截交轮廓曲线集；③处理截交轮廓曲线集；④生成加工区域；⑤轨迹填充；⑥轨迹连接。本发明专利技术可以有效解决假牙数控加工刀具轨迹规划问题，解决了手工制备假牙的效率问题和质量稳定性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控加工
，具体涉及一种
技术介绍
牙模的制备一般采用倒模法，在得到牙根的石膏阴模后，牙齿和颂部的模型就已经获得。根据石膏倒模可生产出一阳模，该阳模反映了患者的口腔情况。在得到阳模后，采用基于点云或图像的重建方法，用网格或样条曲面描述出假牙和颂部的数字模型。在参考上下颂吻合关系及临牙信息的基础上，通过CAD局部改型设计，适合用于加工的假牙数字模型。专利号为00816582. 3的专利技术专利提供一种为牙科修补物制作基架结构的机床， 其中论述了一种假牙仿型加工方法，该方法需要牙科专业人员用石蜡或是塑料手工制备出假牙的基模，然后采用该专利所述机床进行仿型加工。该加工方法采用的是比例复制的方式，不涉及到假牙加工的轨迹规划问题。且由于基模的设计及制备采用纯手工的方式，自动化程度不高，制备效率相对低下，假牙质量依赖于牙科专业人员的水平，假牙质量难以控制。美国专利us，A5184306公开了一种单件复杂物体的高精度生产方法，该方法可用于生物骨骼加工。该方法通过在模型库中查找和实际模型相匹配的模型，从而找到适合实际模型的标准刀轨，进而通过修改刀轨参数值的方式来得到实际加工刀轨。但该方法并未声明针对假牙加工工艺流程的标准刀轨的生成方法。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供一种。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是本专利技术，首先生成用于假牙粗加工的刀轨，再生成用于假牙精加工的刀轨，所述粗加工刀轨的生成分为Z向粗加工轨迹生成和-ζ向粗加工轨迹生成两步，精加工刀轨的生成分为Z向精加工轨迹生成和-ζ向精加工轨迹生成两步。本专利技术所述的粗加工轨迹生成方法步骤如下①确定材料去除区域；②获取截交轮廓曲线集；③处理截交轮廓曲线集；④生成加工区域；⑤轨迹填充；⑥轨迹连接。所述确定材料去除区域步骤如下首先采用假牙2D限定盒毛胚Γ进行布尔交运算得出3D限定盒B3d，用B^1布尔减去假牙数字模型Μ，得到材料去除区域Ytotal ；用Yt。tal 布尔减去假牙连接支撑筋板Ψ，获得Z向材料去除区域Yz和-Z向材料去除区域Ytotal = (B2d Π Τ)-M{yz, Y-J = γ 0 3 -Ψ其中在确定连接支撑筋板ψ的Z高度时，先确定假牙模型的侧影轮廓线，以侧影轮廓线的最小Z值作为连接支撑筋板的Z高度值。所述获取截交轮廓曲线集步骤是采用和Z轴垂直的等间距的平面集与Z向材料去除区域Yz求交线，得出交线轮廓曲线集。所述处理截交轮廓曲线集步骤如下位于侧影轮廓最大和最小Z值之间的切片层中的非外层轮廓曲线，用最大轮廓线替换得到的轮廓曲线。所述的精加工轨迹生成方法步骤如下①确定精加工区域；②获取截交轮廓曲线集；③获取初始刀触点集；④生成初始刀位点；⑤干涉检查和处理；⑥轨迹连接。所述确定精加工加工区域是将假牙沿其侧影轮廓线分割，得到Z向和-Z向分割曲面，Z向加工区域即为Z向分割曲面，实际的-ζ向精加工区域为-ζ向分割曲面除去连接支撑筋板所得的区域。所述获取截交轮廓曲线集步骤是采用平行于Z轴或和Z轴成30-60角度的平面集，截得初始轮廓曲线集。所述的干涉检查和处理方法如下计算初始刀位点ρ到假牙模型的最短距离d，如果最短距离小于球刀半径r，则该初始刀位点发生干涉，发生干涉时的处理方法为在获取最短距离的同时，获得牙模上和初始刀位点具有最短距离的一点，计算该点处的曲面的法矢方向n，新的调整位置ρ*采用下述公式进行调整令P*为P，重复上述过程，直到d等于球刀半径r为止, [厂 +|厂-斗《 (r < d) =[,vp ~\r(f > d)其中r为球刀半径，d为初始刀位点ρ到假牙模型的最短距离，rp为矢量半径乂为新调整位置的矢量半径，η为法矢方向。所述的获取初始刀触点集是采用直线或双圆弧拟合的方法获取离散后的刀触点集；获取初始刀位点是获取刀触点所在曲面处的法矢量，将刀触点沿法矢量方向向外偏置一个球刀半径，得到初始刀位点。本专利技术的有益效果是1.采用本专利技术方法完成了假牙的自动高精度加工，减少了人的手工参与，提高了加工效率和质量的可控性。2.本专利技术采用截平面法为主要轨迹生成方法，制定了适用于假牙加工工艺流程的标准化轨迹生成流程，生成了能加工假牙数字模型的标准轨迹。3.本专利技术中的加工区域自动识别方法解决了假牙加工中加工区域的定义问题。从而避免了手动定义加工曲面，提高了轨迹生成的自动化程度。4.本专利技术精加工中采用了区别于传统干涉处理方法，提高了干涉处理的效率。 附图说明图1为本专利技术的流程图，其中(a)为粗加工轨迹生成流程图，(b)为精加工轨迹生成流程图。图2为本专利技术中确定加工区域应用的图形元素，其中(a)为2D限定盒，(b)为毛坯，(c)为3D限定盒，(d)为假牙数字模型，(e)为全材料移除区域，(f)为连接支撑筋板。图3为本专利技术Z向材料去除区域。图4为假牙的轮廓线，(a)为侧影轮廓线，(b)为最大轮廓线。图5为本专利技术截交轮廓曲线处理示意图，其中(a)为初始轮廓曲线，(b)为需替换的轮廓曲线，(c)为替换后的轮廓曲线。图6为加工刀轨轨迹环树示意图，其中(a)为截交轮廓曲线环，(b)为轮廓环树。图7为加工区域示意图，其中(a)为单层加工区域，(b)为多层加工区域。图8为精加工区域示意图，其中(a)为Z向分割曲面，(b)为-Z向分割曲面，(c) 为-Z向加工区域。图9为粗加工轨迹示意图，其中(a)为Z向粗加工轨迹，(b)为-Z向粗加工轨迹。图10为精加工轨迹示意图，其中(a)为Z向精加工轨迹，(b)为-Z向精加工轨迹。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例本专利技术假牙加工刀轨生成方法主要由粗加工和精加工两个步骤来完成， 所述粗加工刀轨的生成分为Z向粗加工轨迹生成和-Z向粗加工轨迹生成两步，精加工刀轨的生成分为Z向精加工轨迹生成和-Z向精加工轨迹生成两步。具体粗加工轨迹生成的方法步骤，如图1 (a)所示1.确定粗加工材料去除区域Z向和-Z向材料去除区域采用如下公式确定首先采用图2(a)所示的假牙2D限定盒(Z轴无穷长)和图2(b)所示的毛胚Γ进行布尔交运算得出图2 (c)所示的3D限定盒 B3d，用B3d布尔减去图2(d)所示的假牙数字模型Μ，得到图2(e)所示的材料去除区域Yt。tal。 用Ytotal布尔减去图2(f)所示的连接支撑筋板Ψ，从而获得图2所示的假牙的Z向材料去除区域Y ζ和-Z向材料去除区域γ ζ Ytotal = (B2d η Τ)-M{yz, Y-J = Ytotal-W其中在确定连接支撑筋板ψ的Z高度时，先确定如图4(a)所示的假牙模型的侧影轮廓线，以侧影轮廓线的最小Z值作为连接支撑筋板的Z高度值；2.获取截交轮廓曲线采用和Z轴垂直的等间距的平面集与Z向材料去除区域Yz求交线，得出交线轮廓曲线集，得出的初始轮廓曲线如图5(a)所示；3.处理截交轮廓曲线集如图5(b)所示，位于侧影轮廓最大和最小Z值之间的切片层中的非外层轮廓曲线，用图4(b)所示的最大轮廓线替换，替换后的轮廓曲线如图5(c)所示；4.生成加工区域在每层切片上，将轮廓曲线环按环的嵌套关系抽象成图6(b)所示的轮廓环树的形式，在树中深度为偶数的节点及其子节点构成的区域，即为每一层的材料去除区域，在获得材料去除区域后，偏置材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种假牙加工轨迹生成方法，其特征在于首先生成用于假牙粗加工的刀轨，再生成用于假牙精加工的刀轨，所述粗加工刀轨的生成分为Z向粗加工轨迹生成和-ζ向粗加工轨迹生成两步，精加工刀轨的生成分为Z向精加工轨迹生成和-ζ向精加工轨迹生成两步。2.按照权利要求1所述假牙加工轨迹生成方法，其特征在于所述的粗加工轨迹生成方法步骤如下①确定材料去除区域；②获取截交轮廓曲线集；③处理截交轮廓曲线集；④ 生成加工区域；⑤轨迹填充；⑥轨迹连接。3.按照权利要求2所述假牙加工轨迹生成方法，其特征在于所述确定材料去除区域步骤如下首先采用假牙2D限定盒毛胚Γ进行布尔交运算得出3D限定盒B3d，用B3d布尔减去假牙数字模型Μ，得到材料去除区域Yttrtal ；用Yttrtal布尔减去假牙连接支撑筋板Ψ， 获得Z向材料去除区域Y z和-Z向材料去除区域Y z YtOtal = (B2d η Τ)-M{ Y ζ，Y -ζ} — Y total 华其中在确定连接支撑筋板ψ的Z高度时，先确定假牙模型的侧影轮廓线，以侧影轮廓线的最小Z值作为连接支撑筋板的Z高度值。4.按照权利要求2所述假牙加工轨迹生成方法，其特征在于所述获取截交轮廓曲线集步骤是采用和Z轴垂直的等间距的平面集与Z向材料去除区域Yz求交线，得出交线轮廓曲线集。5.按照权利要求2所述假牙加工轨迹生成方法，其特征在于所述处理截交轮廓曲线集步骤如下位于侧影轮廓最大和最小Z值之间的切片层中的非外层轮廓曲线，用最大轮廓线替换得到的轮廓曲线。6.按照权利要求1所述假牙加工轨迹生成方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟军，张鸣，李论，卞宏友，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：