一种牙套切割方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及柔性加工、人工智能技术领域，公开了一种牙套切割方法及装置，基于客户提供的牙套模型文件以及牙套轨迹文件实现，包括如下步骤：步骤1：获取牙套模型文件坐标系，将任意坐标系下的牙套模型文件坐标系转换至机器人末端定位板模型坐标系下，并对两者进行合并融合；步骤2：将牙套轨迹文件根据牙套模型文件坐标进行相应转换；步骤3：反解牙套轨迹坐标，得到机器人运行轨迹坐标，匹配加工机器人，生成对应的加工轨迹文件。与现有技术相比，本发明专利技术不需要分析单颗牙齿的模型，大大减小了开发周期，而且切割前不需要操作人员或者工程师确定机器人TCP位置，实现了完全的自动化切割，并且提高了适应性。且提高了适应性。且提高了适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种牙套切割方法及装置


[0001]本专利技术涉及柔性加工、人工智能
，具体涉及一种牙套切割方法及装置。

技术介绍

[0002]牙齿正畸矫正中的隐形矫治器(隐形牙套)技术具有美观、易清洁、最终矫正结果可预见等优点。隐形牙套的制作需要经过3D扫描数字建模、渐变矫正CAD建模、制造牙模和牙套毛坯、渐变矫正牙套切割加工等流程。
[0003]现有技术中，牙套切割加工主要依靠工人手动切割或者利用牙套切割软件配合机器人实现自动化切割。人手动切割，切割效果依赖于工人经验，切割过程耗费人力并且生产效率低。
[0004]目前，牙套切割软件不多，如公开号为CN112022382A的专利技术专利公开了一种牙套的自动切割方法及装置，提出了根据客户提供牙套模型文件和单颗牙模型文件，根据算法算出切割轨迹。但是该方法存在如下缺点：1、客户需提供的文件较多也繁琐，目前已有多个客户反应无法提供单颗牙模型文件，导致该方案无法正常执行。
[0005]2、该方案需要计算出牙模型，再根据牙模型出轨迹。因为该方案需要自己分析30多颗牙齿的特征，其开发周期很长，其中涉及的算法也错综复杂，并且即使做出算法后，其通用性也不强，比如如果涉及国外人员牙膜切割，其牙齿特征与国内人员存在不同，导致算法无法适用。
[0006]3、该方案中，需要在项目开始之前，通过操作人员或者工程师经过复杂的步骤确定机器人TCP位置，确定牙套转换的角度等信息。具体的：该方案经过转换后，牙模型的坐标点需要重新计算寻找，计算出新的坐标系，该方案中需要工程师或者操作人员经过其列举的操作步骤，比如选取牙面、选取牙线等，然后才能确定坐标系，确定坐标系方式非常复杂。
[0007]而对于牙套切割轨迹，传统做法是软件算法人员根据医美一定的规则规划出牙套切割轨迹。但是其终究没有专业的医生给的牙套轨迹完美，所以后期牙套协会医美内部提出牙套轨迹由医生通过医美软件画出来，生成牙套轨迹文件。
[0008]因此，针对上述缺点，基于医生提供的牙套轨迹文件亟需研究一种在不影响切割精度的情况下，能够快速切割牙膜且减少客户、操作人员工作量的方法。

技术实现思路

[0009]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种牙套切割方法及装置，通过客户提供的牙套模型文件以及牙套轨迹文件，不需要分析单颗牙齿的模型，大大减小了开发周期，而且切割前不需要操作人员或者工程师确定机器人TCP位置，实现了完全的自动化切割，并且提高了适应性。
[0010]技术方案：本专利技术提供了一种牙套切割方法，基于牙套模型文件以及牙套轨迹文件实现，包括如下步骤：
步骤1：获取牙套模型文件坐标系，将任意坐标系下的牙套模型文件坐标系转换至机器人末端定位板模型坐标系下，并对两者进行合并融合；步骤2：将牙套轨迹文件根据牙套模型文件坐标进行相应转换；步骤3：反解牙套轨迹坐标，得到机器人运行轨迹坐标，匹配加工机器人，生成对应的加工轨迹文件。
[0011]进一步地，所述步骤1中获取牙套模型文件坐标系具体操作为：步骤1.1：对所述牙套模型文件利用主成分分析方法确定XYZ轴线；步骤1.2：利用最小包容盒算法算出牙套模型文件中心点，即为坐标系原点；步骤1.3：利用聚类算法确定牙套模型文件的底面，进一步确定XYZ轴线方向。
[0012]进一步地，所述步骤1.1中确定XYZ轴线的具体方法为：根据主成分分析法发现牙套的基本结构，获取大牙最外侧的轮廓的切线，即X轴线；根据主成分分析法确定牙套轮廓的顶点，即A点，找到X轴的中心点，即B点，两点相连接，即Y轴线；A点切面方向即为Z轴线，将Z轴线平移到B点，即获取到X Y Z轴线。
[0013]进一步地，所述步骤1.2中算出牙套模型文件中心点的具体操作为：将牙套模型文件上的点往X轴线进行投影，X轴线上最左侧点为起点，沿着点生成一个与X轴线垂直的面，即A面；根据相同的步骤，找到其他的五个面；六个面即生成一个盒子，其盒子的中心为坐标系原点，即为牙套模型文件中心点。
[0014]进一步地，所述步骤1.3中确定XYZ轴线方向的具体方法为：客户提供的牙套模型文件是stl文件格式，由N个三角片组成，利用聚类算法遍历牙套模型文件的三角片网格的法矢并测量出法矢的向量夹角，夹角最小的点集为底面，由此确定牙套模型文件的底面；确定好牙套模型文件底面后，由垂直于底面的向上的方向即为Z轴正方向，由此确定Z轴方向；将牙套模型文件底面的点进行二维坐标依次进行排序，坐标值会形成两个差值域，其一：波谷
‑
>波峰
‑
>波谷；其二：持续上升；由波谷到波峰的方向即为Y轴；确定Z轴方向和Y轴方向后，通过右手系法则确定X轴方向。
[0015]进一步地，所述步骤1中将任意坐标系下的牙套模型文件坐标系转换至机器人末端定位板模型坐标系下的具体操作为：计算定位板模型的中心点，将牙套模型文件中心点与定位板模型的中心点重合；计算定位板模型的底面，将牙套模型文件的底面与定位板模型的底面重叠；最后将牙套模型文件的坐标转换至定位板模型的的坐标系中。
[0016]进一步地，所述牙套模型文件以及牙套轨迹文件在同一个坐标系中。
[0017]本专利技术还公开一种牙套切割装置，包括：加工机器人，用于带动牙套随着加工轨迹进行移动加工；定位板，用于固定牙套，并将其固定于加工机器人末端；切割刀具，所述切割刀具固定于操作台上，用于当加工机器人随加工轨迹进行移
动加工时进行切割；切割控制模块，其输出端与所述加工机器人的控制输入端连接，其上设置有如上所述的牙套切割方法的步骤。
[0018]优选地，所述定位板为三角形状，其中心点与所述加工机器人末端中心部分固定，其三角位置分别固定牙套的大牙端与牙套轮廓的顶点。有益效果
[0019]1、本专利技术通过客户提供的牙套模型文件、牙套轨迹文件，先利用主成分分析方法、最小包容盒算法、聚类算法将牙套模型文件的坐标系转换到提供的定位板模型的坐标系中，因为客户提供的牙套模型文件的坐标系是任意的，转换坐标系后就可以将牙套模型文件和定位板模型进行融合，便于后期定位板模型与加工机器人末端对接，减少了后期牙套模型文件坐标转换，不需要客户提供单颗牙模型，减少了客户的工作量，在牙套切割分析过程中也减少了对单颗牙模型的分析，大大缩短了开发周期。
[0020]2、根据客户提供的牙套轨迹文件，客户只需要根据患者的需要，得到患者的牙套轨迹文件，并将牙套轨迹文件提供后，牙套轨迹文件的坐标根据牙套模型的坐标一样转换，转换后通过反解牙套轨迹就可以轻易达到机器人加工的轨迹。整个操作过程简单快速，并且操作人员不需要提前确定机器人的TCP位置，本专利技术导入牙套模型文件、牙套轨迹文件以及自己提供的定位板模型后既可以自动获取机器人TCP位置。
[0021]3、本申请中客户提供的牙套模型文件、牙套轨迹文件在同一个坐标系同，这样牙套轨迹文件的坐标转换只需要跟着牙套模型文件坐标系转换即可，方便简单。
[0022]4、本申请利用主成分分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牙套切割方法，基于牙套模型文件以及牙套轨迹文件实现，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获取牙套模型文件坐标系，将任意坐标系下的牙套模型文件坐标系转换至机器人末端定位板模型坐标系下，并对两者进行合并融合；步骤2：将牙套轨迹文件根据牙套模型文件坐标进行相应转换；步骤3：反解牙套轨迹坐标，得到机器人运行轨迹坐标，匹配加工机器人，生成对应的加工轨迹文件。2.根据权利要求1所述的牙套切割方法，其特征在于，所述步骤1中获取牙套模型文件坐标系具体操作为：步骤1.1：对所述牙套模型文件利用主成分分析方法确定XYZ轴线；步骤1.2：利用最小包容盒算法算出牙套模型文件中心点，即为坐标系原点；步骤1.3：利用聚类算法确定牙套模型文件的底面，进一步确定XYZ轴线方向。3.根据权利要求2所述的牙套切割方法，其特征在于，所述步骤1.1中确定XYZ轴线的具体方法为：根据主成分分析法发现牙套的基本结构，获取大牙最外侧的轮廓的切线，即X轴线；根据主成分分析法确定牙套轮廓的顶点，即A点，找到X轴的中心点，即B点，两点相连接，即Y轴线；A点切面方向即为Z轴线，将Z轴线平移到B点，即获取到X Y Z轴线。4.根据权利要求2所述的牙套切割方法，其特征在于，所述步骤1.2中算出牙套模型文件中心点的具体操作为：将牙套模型文件上的点往X轴线进行投影，X轴线上最左侧点为起点，沿着点生成一个与X轴线垂直的面，即A面；根据相同的步骤，找到其他的五个面；六个面即生成一个盒子，其盒子的中心为坐标系原点，即为牙套模型文件中心点。5.根据权利要求2所述的牙套切割方法，其特征在于，所述步骤1.3中确定XYZ轴线方向的具体方法为：客户提供的牙套模型文件是stl文件格式，由N个三角片组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘希，王海鑫，聂龙，
申请(专利权)人：苏州海伯利安机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：