[发明专利]三维扫描仪及利用上述三维扫描仪的人工制品加工装置

说明书

本发明实施例提供一种三维扫描仪，包括：图案生成装置，向被摄物体照射光图案；及影像拍摄装置，接收照射上述光图案的上述被摄物体的全方位影像。

技术领域

本发明涉及由三维扫描仪和数据变换装置、加工装置/三维打印装置等构成的人工制品加工系统，尤其涉及可获得口腔的三维模型的扫描仪和数据变换装置及加工人工制品的加工装置/三维打印装置。

背景技术

利用激光的非接触式三维扫描仪的应用范围很广。应用范围广泛到工程、电影、动画、工业设计、医疗、美术品、装饰品、文物复制及复原、娱乐等几乎没有不被涉及的领域。

尤其在工业方面，在为缩短产品制造时间进行很多投资和研究方面，从产品的开发到量产的多个步骤中，三维扫描仪用于节省费用。能将现实中存在的物品以三维数字数据进行处理有很多的优点。无需每次都在危险的现场进行作业，随时可在电脑中重新打开需要的信息，而准确的实物的三维尺寸及形状信息，可通过模拟及复制的过程能更准确地预测未来。

另外，三维扫描仪在医疗领域用于制作符合患者的情况的定制型器具，以制作矫正器具、牙齿等。对传统的利用石膏的模型制作方法通过三维扫描仪实现数字化。利用经过扫描的三维数据，通过专用软件设计矫正器具、假体、人工器官、人工牙等，并通过CAM软件进行加工。尤其在牙科方面，传统的牙齿矫正及修复作业，在取得作为治疗对象患者牙齿的阴型形状的压痕之后，进行作为修复作业用模具的阳型形状的石膏铸造作业。另外，根据医生的诊断对个别患者的定制型人工牙及种植义齿进行建模及生产的整个过程以手工作业完成。尤其是，人工牙及种植义齿加工作业经过涂布材料沉积、基于模具的铸造成型等各种复杂的生产工艺。上述整个加工过程全部依赖技师的熟练度及心理决定。在人工牙及种植义齿的设计及生产过程中，为提高精密性、适合性借用产业界的生产工艺技术的努力，早在27年前由瑞士的NOBELBIO-CARE及CEREC小组已经开始。但即使采用这样的技术，牙齿形状的自由曲面设计还是很不容易。另外，因CAM/CNC/RP等加工生产材料的限制，人工牙冠生产及成型遇到困难。为克服上述难关，通过不断的技术开发及临窗实验持续进行技术挑战。近来随着数字技术和人工假体材料技术的快速发展，牙科、牙技工技术和CAD/CAM技术的相遇，超越试验技术的范畴变成融合进化的现实技术。目前，各种解决方案和牙科专用扫描仪在市面上展开激烈的竞争。

另一方面，三维扫描仪大致可分为激光方式和摄像头方式，激光方式能通过点投影、光束投影测量方式扫描事物，而摄像头方式能通过投影、区域测量方式扫描事物。

上述三维扫描仪因具有能够高速测量事物，能够精确测量富有弹性的产品，可与各种用途的CAD联动作业，准确再现形状等优点而受到人们的青睐。但是，三维扫描仪在测量精度方面，较之接触式或三维坐标测量仪(Coordinate Measuring Machine)存在很大的差异，因测量区域间重叠的形状需要数据后处理，在结合多个区域获得整体影像时出现大的误差，处理速度迟延。

另外，利用三维扫描仪的事物测量方法中最普遍的方式是从各种角度拍摄事物之后，将各扫描的匹配点以软件方式只用鼠标点击，以此合并(Merge)多个扫描影像。上述方式因根据使用者的熟练度产生合并的影像间的差异，在获得精密的三维影像方面存在局限，而且，合并作业耗费不少的时间。

根据旨在提高三维扫描仪的三维影像处理速的很多研究开发的结果，近来三维影像处理速度缩短至数分钟之内，但如在医疗行为中需要快速给患者反馈诊断结果的情况等需要厚的快速结果的情况下，当前水平的三维影像获得时间未达到满意的水平。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种可如实、无失真地拍摄每个患者特有的生理学口腔结构物(齿列形状和角度及牙齿的位置和大小等)生成三维模型的三维扫描仪及利用上述三维扫描仪的人工制品加工系统。