[发明专利]一种无托槽隐形矫治器的切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无托槽隐形矫治器的边线的切割方法。

技术背景

无托槽隐形矫治器是一种通过计算机辅助设计和制作的透明弹性材料活动矫正装置，它是一系列连续的矫治装置，通过不断的小范围移动牙齿达到牙齿矫治的目的。

目前，无托槽隐形矫治器的制作方法是：先获取患者的牙齿阴模模型；使用热塑性材料和石膏在牙齿阴模模型上填充成型，获得患者牙颌物理模型，其中牙龈部分由热塑性材料构成，牙齿部分由石膏构成；加热所述牙颌物理模型中待矫正牙齿部位处的热塑性材料使其软化，然后将其移动到目标矫正位置；冷却待矫正牙齿部位处的热塑性材料使其硬化，采用正畸片以此时的牙颌物理模型为母模制得隐形矫治器，目标矫正位置通过计算机辅助设计得到；热塑性材料冷却硬化后，由工人用手拿住隐形矫治器和牙齿阴模模型，再手工用切割砂轮片或者剪刀将隐形矫治器沿着其边线从牙齿阴模模型上切割下来。由工人手工切割矫治器存在的缺点是：切割路线由工人靠经验生成，而每个工人的经验不同，因此得到的切割路线也不同；且即使是同一个人进行切割，每次的切割路线也不相同；因此，造成矫治器边线的形状不统一，切割路线的稳定性差和准确性差。

发明内容

为了克服现有的矫治器切割方法存在切割路线需要反复设计，切割路线的稳定性差的缺点，本发明提供了一种切割路线只需设计一次，切割路线的稳定性好，准确性好的无托槽隐形矫治器的切割方法。

无托槽隐形矫治器的切割方法，包括以下步骤：

1）、在牙齿模型上生成切割轨迹曲线，牙齿模型包含牙龈模型和牙列模型：

（1.1）获取每颗牙齿上牙冠与牙龈的接触的若干个点和每个牙龈乳头对应的点，将这些点依次连接，相邻点之间用直线连接；

（1.2）对步骤（1.1）中形成的折线进行平滑处理形成平滑的曲线，平滑处理的原则是：线条尽量不脱离牙冠顶点，但线条能够包住牙龈乳头，该平滑的曲线作为切割轨迹曲线；

2）、将切割轨迹曲线的坐标系作为工件坐标系SYHE，对切割轨迹曲线进行采样，采样点的数量为N，每个采样点有方向矢量εx、εy、εz和坐标（X,Y）；

3）、由切割轨迹曲线生成五轴加工中心的刀具路线：

（3.1）确定加工坐标系：先将牙齿模型定位于机床上，以牙齿模型的定位点作为X轴方向和Y轴方向的原点，以牙齿模型的底平面作为Z轴方向的原点，加工坐标系CSO确定；

（3.2）以矫治器切割轨迹曲线上距离加工坐标系原点最近的点作为起刀点；

（3.3）确定五轴加工中心刀具路线：

（3.3.1）假定：工件坐标系为OwXYZ, OwXYZ的坐标原点在Z轴上；旋转轴B、和旋转轴C以及X坐标方向构成OrXYZ，旋转轴B为与刀具的旋转轴，旋转轴B与Y轴平行或重叠；旋转轴C是动力输出装置的输出轴，旋转轴C与Z轴平行或重叠， OrXYZ的坐标原点为旋转轴B和旋转轴C的交点；OwXYZ原点到OrXYZ原点距离为H；已知刀心和刀轴矢量求在机床坐标系下工件的运动坐标值；机床坐标系是由机床本身的机械开关和系统确定的坐标系；

（3.3.2）设刀轴矢量ε为自由矢量或单位矢量，将刀轴矢量的起点移到工件坐标系的原点，把刀轴矢量通过旋转变换转到与+Z轴方向一致；

将刀轴的转动转化为刀具相对于工件的摆动，先使刀具相对工件绕Z轴逆时针旋转C角，再使刀具相对工件绕Y轴旋转为B角；

当                                                ，时， ；

当时，；

当时，；

当时，；  

当时，；

当时，；

当时，；

（3.3.3）确定刀心Co 经工件转动后在机床坐标系OrXYZ中的位置，机床的运动坐标X、Y、Z；

刀位从工件坐标系OwXYZ平移到机床坐标系OrXYZ的变换矩阵为

；

工件绕Z轴旋转-C角，变换矩阵为

；

可得（X，Y，Z，1）=(Xco,Yco,Zco 1)  T1 T2 

     将其展开得：

；

（X，Y,Z）为实际加工中应给出的刀位点坐标值。

进一步，步骤1）中，切割轨迹曲线的生成步骤包括：

（1.1）选择牙齿牙冠与牙龈的接触点，按照牙冠与牙龈的边界的自然走向排序，生成有序点列；

（1.2）采用Laplace算法对有序点列进行光顺；