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面向齿科数控加工轨迹的高效生成方法研究

发布时间:2020-04-29 18:29
【摘要】:随着人们生活水平的提高,对口腔健康的要求也随之提高,口腔修复不仅仅是简单地对口腔咀嚼功能的修复,还要满足生理和美观等方面的要求,这对修复体的加工制作质量提出了更高要求。面向齿科的口腔修复体数控加工技术是口腔CAD/CAM系统的基础核心技术之一,本文结合口腔修复实际应用需求,针对口腔修复体为研究对象,研究了修复体数控加工刀具轨迹生成的相关基础理论、算法和关键技术,并程序实现了相关的功能模块。本文中的主要研究内容如下: (1)研究了修复体数字化加工模型构建方法,基于Z-map模型构建原始修复体曲面的Z-map模型,基于该离散模型判断刀具和离散点之间的干涉关系,实现无干涉刀位面数据的计算。 (2)结合二值图像边界提取算法,提出了加工区域边界提取优化方法,通过将刀位面Z-map位于当前切削平面以上的部分转化为二值图像,,建立加工区域和二值图像之间的映射关系,采用追踪连接方法提取出二值图像边界,实现了加工区域的边界的提取。 (3)提出了环切刀具轨迹环等距计算方法,结合像素离散思想和二值图像边界提取算法实现平面轮廓环的等距计算,通过构建刀轨环的像素平面,采用虚拟刀具沿着原始轮廓切削像素区域,运用二值图像边界提取算法提取出切削区域的边界得到等距曲线。 (4)提出了环切刀具轨迹的无跳刀过渡连接方法,基于加工区域中构建的刀轨环单根关系树,对刀轨环进行编组并建立刀轨环之间的过渡连接关系,根据此关系得到环切无跳刀过渡连接刀轨,实现单个加工区域的无跳刀切削,提高了加工效率。
【图文】:

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第一章 绪论.1 引言牙齿与日常生活息息相关,健康的牙齿可以让我们随心所欲地品尝各种美食,洁白整齐齿让我们的笑容更加灿烂,然而由于对牙齿保护不当,许多人被各种齿科病所困扰。其中体缺损、牙列缺损、牙列缺失和颌面部缺损是人类常见的口腔病,大约有 24%~53 的人群类口腔病患者[1]。根据第三次全国口腔健康调查数据显示,我国牙周健康率不到 15%,约 人群存在不同程度的牙周疾患,其中成年人占了大多数。这反映了我国现在口腔疾病发病状,也反映出了国内的口腔修复市场需求较大。近年来,随着国内经济快速发展,人民生活水平不断提高,健康理念逐渐强化,爱牙意普遍的增强,对口腔修复的质量和美观要求提高。现有的传统牙齿修复方式,大部分采用操作,不仅加工效率很低,并且修复体的表面加工质量受技工个人技术水平影响较大,导者每次就诊的治疗时间比较长,不能满足快节奏的社会生活需求。这些因素推动了口腔修技术的快速发展,也促进了许多新技术、新材料、新设备的研发和使用。

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而且对材料的适应性更广,现在常用的材料有 Zirconium、HIP Zirconium、Geramics、PMMA 等,优质的材料使修复体在色泽和性能上更加接近真实的牙齿,更加符合医学特性,没有副作用。将数字化设计制造技术引入口腔修复领域已经成为必然,口腔修术因此发生了本质革新[3],从根本理念上改变了修复体加工制作的方法,对于复杂微细结修复体加工成为现实。如图 1.1 中所示,图(a)是航空领域常用的叶轮加工实例,图(b)则是数控加工系统加工的多单位桥体模型。数控加工设备按照提供给它的数控加工指令代码信息来完成模型的加工过程,这些数控信息的生成需要相应的算法[4]来支持。修复体在长期的咀嚼运动中形成了许多细小凹凸不特征,比如牙沟、牙尖和牙窝等,这些复杂的曲面特征增加了加工复杂程度,与之相对应需要高效复杂的数控加工代码来控制刀具的运动。因此,口腔修复体 CAD 设计软件设计修复体模型需要在口腔 CAM 软件系统中生成高质量的数控加工代码来实现修复体加工,高效的刀具轨迹生成算法来支撑。本文中针对口腔修复体这种特殊的加工对象,研究相应控刀具轨迹生成算法,完成修复体的加工。.2 口腔修复 CAM 系统简介
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R783

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本文编号:2644872

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