修复牙牙弓线提取及磨牙冠数控加工关键技术研究与实现

发布时间：2020-10-08 17:37

　　 CAD/CAM技术在口腔修复领域的广泛应用,推动口腔修复技术向高效、自动、高精度、低成本的方向发展。本文以口腔修复体为研究对象,研究了牙弓线提取技术,并运用高速切削、计算机科学和数控编程技术,基于STL数据模型,对磨牙冠加工刀轨生成算法和难加工生物材料的切削性能进行了较为深入的研究。 论文的主要研究内容和成果: 1.研究了三角网格曲面的数据预处理技术,采用了基于平衡二叉树的快速搜索算法,提高了拓扑重建的速度;联合了Laplcian算子和Taubin算子的优点,提出了组合算法,在满足光顺精度的前提下,提高了光顺的效率。实现了一种通过模拟光线跟踪的效果,可视化评价曲面质量的方法。 2.提出了一种在三角网格牙颌模型上快速精确探测牙弓线的方法,该方法通过简单人机交互确定咬合平面、筛选初始参照点、拟合初始牙弓线、提取最终参照点、拟合最终牙弓线五个步骤,能够快速、稳定、精确地在三维牙颌模型上探测牙弓线。 3.提出并实现了基于牙齿生理特征与工作机理的五轴联动加工刀轨生成算法,该算法有利于改善牙齿局部特征的成形精度和修复质量。 4.研究了磨牙复杂曲面数控加工刀轨优化技术,提出了基于顶点的实体等距算法、磨牙冠高速精加工刀轨优化算法和基于STL格式的五轴联动高速铣削加工刀轨生成算法,提高了加工效率并实现了刀轴矢量的均匀变化。 在上述技术研究的基础上,采用VC++和Hoops平台研发了原型系统,针对医用Ti-6Al-4V钛合金和Zirconia氧化锆材料,进行了口腔磨牙冠复杂曲面的自动编程基础算法验证,结果表明加工质量能满足口腔临床修复的要求。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：R783;TP391.72
【部分图文】：

1.2 口腔修复体数字化修复技术的发展20 世纪 80 年代， CAD/CAM 技术被应用到口腔修复领域。1985 年在法国国际牙医学术会议上，牙科 CAD/CAM 系统的开拓者和奠基人，法国学者 Francois Duret 用他自己研制的第一台牙科 CAD/CAM 系统样机，为患者成功地现场制作了一颗磨牙瓷全冠。此后，随着现代光电子技术、计算机图像分析处理技术等的进一步发展和各国学者、各大公司的介入，越来越多的口腔修复 CAD/CAM 系统问世。目前，市场上已有十多种不同的 CAD/CAM 系统，从制作嵌体、贴面、全冠、部分冠、简单固定桥乃至全口义齿等。自此，一门新兴的口腔修复工艺开始形成，CAD/CAM 系统使口腔修复学跨入了现代高科技领域。其中以德国 Sirona 公司的 Cerec3D 系统17]最为先进，其自动化程度高、临床应用数量较多、制作修复体类型也比较广泛，如图 1.2 所示。此外，还有美国 DDS（Distinctive Dental Studio）公司开发的 Procera 系统[18]；加拿大CYNOVAD 公司的 dental CAD/CAM[19]；德国的 CERCON 系统（如图 1.3 所示）；德国 Kavo公司的 KaVo Everest System 系统[20]等。而 Kava Everest System 的内冠制作系统，集成了Geomagic、UG 等著名软件的相关功能，能快速设计出精度很高的口腔修复体，并且五轴的高速加工设备可以加工氧化锆等新型口腔修复体材料，如图 1.4 所示。

1.2 口腔修复体数字化修复技术的发展20 世纪 80 年代， CAD/CAM 技术被应用到口腔修复领域。1985 年在法国国际牙医学术会议上，牙科 CAD/CAM 系统的开拓者和奠基人，法国学者 Francois Duret 用他自己研制的第一台牙科 CAD/CAM 系统样机，为患者成功地现场制作了一颗磨牙瓷全冠。此后，随着现代光电子技术、计算机图像分析处理技术等的进一步发展和各国学者、各大公司的介入，越来越多的口腔修复 CAD/CAM 系统问世。目前，市场上已有十多种不同的 CAD/CAM 系统，从制作嵌体、贴面、全冠、部分冠、简单固定桥乃至全口义齿等。自此，一门新兴的口腔修复工艺开始形成，CAD/CAM 系统使口腔修复学跨入了现代高科技领域。其中以德国 Sirona 公司的 Cerec3D 系统17]最为先进，其自动化程度高、临床应用数量较多、制作修复体类型也比较广泛，如图 1.2 所示。此外，还有美国 DDS（Distinctive Dental Studio）公司开发的 Procera 系统[18]；加拿大CYNOVAD 公司的 dental CAD/CAM[19]；德国的 CERCON 系统（如图 1.3 所示）；德国 Kavo公司的 KaVo Everest System 系统[20]等。而 Kava Everest System 的内冠制作系统，集成了Geomagic、UG 等著名软件的相关功能，能快速设计出精度很高的口腔修复体，并且五轴的高速加工设备可以加工氧化锆等新型口腔修复体材料，如图 1.4 所示。

图 1.4 KaVo Everest 口腔修复系统体数字化修复技术的优势复体的制作方法包括了取印模—灌注模型—修复体的手工设计—热处理等多项工序。而 CAD/CAM 系统将诸多工序简化为数数控加工三个主要工序，患者牙体的检查和诊断，石膏模的翻床医生来完成。其余的工作均可由口腔修复 CAD/CAM 系统辅量，点云数据的处理，三角网格曲面的重建，以及修复体实物AD/CAM 系统使得传统的以月、周计量的治疗时间，改为以小疗周期，极大地提高了工作效率，减轻了患者痛苦，同时还提 1 小时左右的治疗就可以快速完成各类病牙的口腔修复，恢复复领域的引入将产生跨时代的意义，使传统的口腔修复技工工艺的铸造工艺之后再次产生一个飞跃。 口腔预备石膏印模

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本文编号：2832549