[发明专利]一种第一序列正畸弓丝弯制参数生成及弯制方法

摘要

一种第一序列正畸弓丝弯制参数生成及弯制方法，它涉及正畸弓丝弯制技术领域，本发明根据医生提供的牙托槽点数据信息，基于建立的弓丝数字化模型，结合机器人各关节协调运动关系，得出了机器人正畸弓丝弯制参数的生成及弯制方法。技术要点为：将医生根据患者牙弓信息提供的28个托槽点空间坐标导入正畸弓丝弯制系统、确定X方向进给量、确定转角值、判断XOY投影面上转角值α的正负、判断XOZ投影面上转角值α1的正负、判断数据运行完毕。

主权项

一种第一序列正畸弓丝弯制参数生成及弯制方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：步骤一、数据导入医生根据患者牙弓信息得到28个托槽点空间坐标，即正畸弓丝成形基准点数据，以上颌14颗牙齿为例，患者上颌数据由28个空间点坐标组成；利用FDI法表示托槽直线段的排列顺序为17,…,11,21,…27；设i表示为患者按照牙位顺序的第i个牙齿(i＝0,1,…,13)，按照牙位顺序第i个牙齿上的两个点坐标为P2i(x2i,y2i,z2i)和P2i+1(x2i+1,y2i+1,z2i+1)；所以牙位17对应的i＝0，牙位17上两个点坐标为P0(x0,y0,z0)和P1(x1,y1,z1)，牙位21对应的i＝8，两个点坐标为P16(x16,y16,z16)和P17(x17,y17,z17)，按照牙位顺序依次将正畸弓丝成形基准点数据导入正畸弓丝弯制机器人系统；步骤二、确定进给量由于每两个成形基准点间存在空间线段lj，当两成形基准点为同一牙位上的点时，两成形基准点间连成的空间线段为托槽直线段，j＝2i+1；当两相邻成形基准点位于不同牙位上时，两成形基准点间连成的空间线段为过渡曲线段，j＝2i+2；因此，牙位17对应i＝0上两成形基准点P0和P1所连成的空间线段lj，对应j＝1，P1与相邻牙位16上的点P2所连成的空间线段lj，对应j＝2；从第1个牙齿开始初始点P0开始，计算相邻两正畸弓丝成形基准点间的直线段长度lj(j＝1,…,27)，确定正畸弓丝弯制机器人系统沿X方向的进给量lj；步骤三、确定转角值选取14颗牙齿中连续的第i和第i+1颗两颗牙齿，对应的四个连续的成形基准点为P2i(x2i,y2i,z2i)、P2i+1(x2i+1,y2i+1,z2i+1)、P2i+2(x2i+2,y2i+2,z2i+2)、P2i+3(x2i+3,y2i+3,z2i+3)，对空间线段长度及角度进行求解，由于投影后在XOY平面和XOZ平面角度计算方式相同，此处仅针对XOY平面投影角度计算过程进行详细求解：P2i、P2i+1均为第i颗牙齿上的成形基准点，因此P2iP2i+1为托槽直线段，P2iP2i+1对应的lj，j＝2i+1；P2i+1、P2i+2分别为第i颗牙齿和第i+1颗牙齿上的成形基准点，因此P2i+1P2i+2为过渡曲线段，P2i+1P2i+2对应的lj，j＝2i+2；P2i+2、P2i+3均为第i+1颗牙齿上的成形基准点，因此P2i+2P2i+3为托槽直线段，对应的lj，j＝2i+3；因此，可得出P2iP2i+1段线段长为l2i+1，P2i+1P2i+2段线段长为l2i+2，P2i+2P2i+3段线段长为l2i+3，则：l2i+1=(x2i+1-x2i)2+(y2i+1-y2i)2+(z2i+1-z2i)2---(1)]]>l2i+2=(x2i+2-x2i+1)2+(y2i+2-y2i+1)2+(z2i+2-z2i+1)2---(2)]]>设P2i'、P2i+1'、P2i+2'、P2i+3'为点P2i、P2i+1、P2i+2、P2i+3在XOY平面内的投影，设α为线段P2iP2i+1与线段P2i+1P2i+2夹角在XOY平面内投影，α1为线段P2iP2i+1与线段P2i+1P2i+2夹角在XOZ平面内投影；首先对XOY平面投影角度α求解，应用正弦反三角函数进行求解，角度为正时，直接对正畸弓丝(10)进行弯制，角度为负时，先将正畸弓丝(10)顺时针转动180°，转换正畸弓丝(10)的弯曲方向后，再进行弯制成形；α可通过∠P2i+1′P2i′E与∠P2i+2′P2i+1′P做差求得，即：α＝∠P2i+1′P2i′E‑∠P2i+2′P2i+1′P  (3)设P2i′P2i+1′段线段长为l2i+1′，Pi+1′Pi+2′段线段长为l2i+2′，l2i+1′、l2i+2′为XOY平面内直线段长度，可表示为：l2i+1′=(x2i+1-x2i)2+(y2i+1-y2i)2---(4)]]>l2i+2′=(x2i+2-x2i+1)2+(y2i+2-y2i+1)2---(5)]]>应用正弦反三角函数∠P2i+1′P2i′E的大小可表示为：∠P2i+1′P2i′E=arcsin(y2i+1-y2i)l2i+1′---(6)]]>∠P2i+2′P2i+1′P的大小可表示为：∠P2i+2′P2i+1′P=arcsin(y2i+2-y2i+1)l2i+2′---(7)]]>因此，α可表示为：α=arcsin(y2i+1-y2i)l2i+1′-arcsin(y2i+2-y2i+1)l2i+2′---(8)]]>同理，α1可表示为：α1=arcsin(z2i+1-z2i)l2i+1′′-arcsin(z2i+2-z2i+1)l2i+2′′---(9)]]>其中：步骤四、判断α的正负α为正：1.正畸弓丝弯曲模具(8)旋转，带动正畸弓丝(10)顺时针旋转α角；2.正畸弓丝弯曲模具(8)逆时针旋转α角；α为负：1.正畸弓丝(10)顺时针旋转180°；2.正畸弓丝弯曲模具(8)旋转，带动正畸弓丝(10)顺时针旋转α角；3.正畸弓丝弯曲模具(8)逆时针旋转α角；4.正畸弓丝(10)逆时针旋转180°；α为零，返回步骤二。步骤五、判断α1的正负α1为正：1.正畸弓丝(10)顺时针旋转90°；2.正畸弓丝弯曲模具(8)旋转，带动正畸弓丝(10)顺时针旋转α1角；3.正畸弓丝弯曲模具(8)逆时针旋转α1角；4.正畸弓丝(10)逆时针旋转90°；α1为负：1.正畸弓丝(10)逆时针旋转90°；2.正畸弓丝弯曲模具(8)旋转，带动正畸弓丝(10)顺时针旋转α1角；3.正畸弓丝弯曲模具(8)逆时针旋转α1角；4.正畸弓丝(10)顺时针旋转90°；α1为零：返回步骤二；此时，弯制成形角度即为目标角度；步骤六、判断数据运行完毕lj的参数j＝27，判断数据运行完毕，程序结束；lj的参数j≠27，计算下一段直线段长度lj，循环步骤二至步骤六操作即可。