[发明专利]一种基于正畸弓丝弯制点密度的平面等半径圆域划分半径确定方法

说明书

本发明公开了一种基于正畸弓丝弯制点密度的平面等半径圆域划分半径确定方法，它涉及正畸弓丝弯制技术领域，本发明根据患者的个性化正畸弓丝曲线，基于正畸弓丝曲线弯制点信息集、弯制点的机器人弯制信息集，结合机器人弯制正畸弓丝的运动特点，建立一种基于正畸弓丝弯制点密度的平面等半径圆域划分半径确定方法。技术要点为：等半径确定圆域划分数据导入及正畸弓丝曲线转换；计算等半径确定圆域初始试划分个数；试划分等半径确定圆域；寻找最佳试划分个数；输出合理密度等半径圆域划分半径r_equal。本发明采用密度判定调整试划分圆域个数，确定合理密度等半径圆域的划分半径值，提高等半径圆域划分的效率，进而提高正畸弓丝弯制规划的效率，避免了机器人弯制正畸弓丝过程中出现干涉的问题。

技术领域

本发明专利涉及一种基于正畸弓丝弯制点密度的平面等半径圆域划分半径确定方法，属于正畸弓丝弯制技术领域。

背景技术

错颌畸形是危及人体健康的第三大口腔疾病，呈现较高的发病率，现代口腔医学中，固定矫治是一种常用且有效的正畸治疗手段，而正畸弓丝的弯制是固定矫治技术的关键，近年来，深受数字化制造技术的影响，传统的口腔制造加工工艺正发生革命性变化，口腔正畸领域也受益于数字化技术，正畸矫治器中弓丝的加工正在向数字化发展。

在机器人弯制个性化正畸弓丝的过程中，个性化正畸弓丝与机器人弯制手爪间可能发生干涉，干涉即个性化正畸弓丝与机器人弯制手爪发生碰撞，干涉发生后会大大影响个性化正畸弓丝的弯制精度，进而影响矫治效果，致使所弯制的个性化正畸弓丝无法应用于临床治疗；研究发现，在正向弯制个性化正畸弓丝的过程中，正向弯制即由未弯制的正畸弓丝弯制成复杂的成形弓丝，干涉往往是由于不合理的成形控制点弯制顺序引起的，而合理的正向弯制成形控制点弯制顺序可以有效地避免干涉的发生，获得合理的正向弯制成形控制点弯制顺序是实现正畸弓丝数字化弯制的必要前提，但目前正畸弓丝弯制技术领域缺少规划正向弯制成形控制点弯制顺序的方法，难以实现正畸弓丝数字化弯制。

对于正畸弓丝弯制规划的划分领域的研究，在本发明人已经授权的授权公告号为CN107647925B的发明专利《一种用于正畸弓丝弯制规划的圆域划分方法》中提出了一种等半径圆域划分方法，在正畸弓丝曲线上进行区域划分，最终对每个区域进行排序，从而得出最终弯制点的弯制顺序，虽然这种方法对正畸弓丝弯制规划具有一定应用价值，但由于该方法仅以一种无依据的均匀化标准对正畸弓丝曲线进行划分，所划分的圆域区间内通常会存在弯制点密集程度过大、弯制复杂程度过大的情况，即划分后的区间未充分考虑到正畸弓丝曲线上弯制点分布信息的个性化特点，比如患者个性化正畸弓丝上的弯制点常常存在整体弯制点弯制难度相对较小的情况，此时通常可采用一种衡量正畸弓丝曲线上单个弯制点弯制难度的弯制点角距比E_j来验证，表达式为其中α_j为作用在弯制点t_j处的弯制角度，t_j-1t_j表示作用在弯制点t_j处弯制距离，j的取值范围为1＜j≤i，i表示正畸弓丝曲线上的弯制点个数，特别规定弯制点t₁的弯制点角距比为E₁＝0，若通过计算可知正畸弓丝曲线上所有弯制点角距比中的最大值不大于所规定的弯制点角距比的上限值E_max，可知在所取的个性化正畸弓丝曲线上，无论划分后的圆域上包含符合弯制点个数限制的任意数量的弯制点，划分后的圆域依然能保证圆域弯制点的圆域内弯制难度在可接受的范围内，能够满足弯制系统对弯制难度的要求，因此在满足上述要求的一类正畸弓丝曲线的圆域划分的过程中，无需考虑弯制点角距比因素的影响，即该弓丝弯制点分布具有特殊属性，在对此类个性化正畸弓丝进行圆域划分时，现有的正畸弓丝成形控制点弯制顺序规划方法合理性差，无法对此类个性化正畸弓丝实现高效数字化弯制，从而不能有效避免由于弯制顺序规划不合理导致的弯制机器人产生空程无效动作、弯制过程相互干涉动作和弯制运动复杂动作，不利于发挥弯制机器人优势的最大化，也不能明显提高弯制效率。

发明内容