假牙的制造PPT课件

.,假牙的数字制造一种结合ACT、数控加工和快速成型的制造技术,.,目录,1.引言2.假牙的数字制造3.ACT影像截取技术4.FreeForm3D模型设计系统5.数控加工及快速成型技术6.总结,.,引言,假牙，又名义齿，指在牙齿脱落或拔除后镶上的牙，多用瓷或塑料等制成。一般缺牙可分为全口无牙的及局部缺牙两种情形，全口无牙可以制作可摘式全口义齿（图1)，局部缺牙视缺牙的状况可以制作可摘式局部义齿(图2)或是固定式牙冠牙桥(图3)。以上这些都可以称为“传统式假牙”。,.,图1图2图3,.,如今，随着人们生活水平的日益提高，对生活质量也越来越重视，有一口“好牙”也变得更加重要。对于长期受困于一般全口假牙固位差，咀嚼力低下的老年人来说随着口腔医学科技的发展，目前已经有很好的解决方法人工种植牙。,.,图4,人工种植牙也就是在牙骨内打入金属牙根，待金属牙根与牙槽骨紧密结合后，在其上装置假牙，犹如造房前必须打下深厚的地基，才能使房屋牢固、稳定。如图4所示。,.,人工种植牙的优势：优势一：稳固牢靠种植牙全固定式种植体固位好，比传统假牙戴的稳固、牢靠。因此，咀嚼效率较传统假牙有大幅度提高。优势二：舒适美观种植牙没有传统镶牙方法中的钩或套，因而十分美观，如同长出的新牙，被称为人类的第三副牙齿。优势三：持久，不伤邻牙，且无需磨两侧健康牙，也不会造成假牙同健康牙接触面食物嵌塞而使健康牙造成新的龋坏。,.,传统假牙的缺陷：活动假牙会带来不适感和麻烦，由于固定力量薄弱，不但假牙容易松却，咀嚼功能也不佳。传统假牙和种植牙的制造都需要大量人体劳动力且步骤繁多，产生的结果却是大量信息丢失并且过程要花很长时间才能完成。很大程度上依赖于技术员的经验和技术。它的质量取决于技术人员的主观判断的精确度。,.,假牙的数字制造,基于现阶段假牙制造众多缺点，我们提出一种假牙制造新的方法假牙数字制造（DDM）。如图5，该制造方法结合了ACT牙齿轮廓建设、计算机三维辅助设计、3D触觉式设计系统以及数控加工。这种制造方法可以解決现阶段制作假牙与牙套精度无法控制的问题，将此项研究称为E世代数位牙齿的新观念。,.,图5义齿数字制造过程的结合技术,.,首先，ACT设备是用来描绘牙齿的三维造型，并帮助从建牙齿的CAD三维造型。当模型制造好了之后，两种不同计算机辅助数字加工技术（数控加工和快速成型技术）用来进行产品制造。而3D触觉式设计系统是用来修改模型轮廓。,.,ACT影像截取技术,3.1ACT的硬件如图6a，b所示，ACT的实物图和系统组成。ACT的概念与X射线CT技术相似。唯一的不同就是ACT是通过一层层的去除义齿的石膏模型，并用CCD照下每个截面，这些图像将传到计算机作为模型从建的影像资料。图6c就是牙齿石膏模型的切片。该ACT工作面积为80*80mm，精度为0.063mm，可以提高CCD照相机的质量来提高系统精度,.,图6aACT系统的组成,.,图6bACT设备,.,图6c牙齿石膏模型,.,3.2图像处理的二元分割以及三维重建图像处理的二元分割是在控制阀值条件下用来区分图像的灰度梯度。分割的数学算法描述如下：对于阈函数的两个等式：对于阈函数的n个等式：,.,图7a显示了由ACT仪器采集的切片状的石膏牙齿模型图像。图像处理的二元分割后，如图7b所示为牙齿一横截面图像。每个图像的切片层边界，如图8c所示。,图7a图7b图7c,.,重建三维模型我们通过以下几个步骤来重建三维模型：1.通过使用显微数字成像系统获得所有截面图片和分割体（图8a）。2.通过软件公司的医用三维图形建模系统生成的STL（Streolithography）格式（图8b）。3.运用CopyCAD/PowerSHAPEofDelcamInternational重建并清洁的三维模型和使用FreeFormofSensAbleTechnologies修改模。,.,图8a图8b,.,FreeForm3D模型设计系统,FreeForm全称为FreeFormModelingPlus（3D触觉式设计系统），是目前全世界第一套能够让设计者在电脑上利用触觉就能完成3D模型设计与建构的计算机辅助设计系统，就好像通过触觉去雕刻黏土一样，可以雕刻设计任何形态的三维造型，再结合电脑CAD的功能，让使用者能够快速且随心所欲地创造出自己想要的模型。,.,通过FreeFormSystem可以方便地修改数字式假牙数据（STL格式）如图9所示。牙医可以直接设计和修改3D模型而无需依靠CAD/CAM技术和假牙技术。,图9,.,图10中有两个因素共同提供的3D触摸技术。ThePHANTOM硬件提供了提供精密定位输入和高保真度的力反馈输出。GHOST软件能，去处理复杂计算并且允许开发者去处理简单，高层次的对象和物理性质，例如位置，质量，摩擦和刚度。,.,图10用FreeFormSystem修改假牙数据的流程图,.,当三维CAD模型被重建和修改时，它可以生成刀具路径，并传输到4轴数控铣床中生产假牙。现有两种不同方法生成刀具路径，一种是带有三个或更多牙齿的假牙，另一种是带有一个牙齿的假牙。生成四条刀具路线去加工带有三个或更多牙齿的假牙因为这个弯曲力太大而不能承受切割，然而，一个集成刀具路线可直接应用到加工带有一个牙齿的假牙或牙冠，其流程图如图11所示。,.,图11假牙的数控加工流程图,.,数控加工及快速成型技术,当重建并修改好义齿的三维模型后，就能生成道具路径轨迹并在4轴联动数控磨床中加工了。有两种方法生成道具路径：一个是一次加工3到4个牙齿；另一种是单个加工。一次加工多个义齿时，决定于工所能件承受力的大小。,.,数控加工系统的界面根据电源厂环境由VB语言开发的。宏命令是为加工假牙专门组装的。如图12a所示，界面的输入对话框，包括类型的工具，材料的大小和控制器品牌。如图12b所示，界面的输出对话框生成了刀具路径。,图12a输入接口对话框图12b输出接口对话框,.,图12c刀具模拟路径的产生,.,图13a图13b,加工一个牙齿的集成刀具路线生成了如图13a所示，然而加工三个假牙的四条不同刀具路线如图13b所示生成了。,.,图14四轴数控机床加工,.,快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：,.,快速成型的优点：(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。(2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。(3)无振动、噪声和切削废料。(4)可实现夜间完全自动化生产。(5)加工效率高，能快速制作出产品实体模型及模具。,.,图15义齿模型的快速成型,当快速原型机获得牙齿模型的STL文件时，不难去产生快速模型如图15所示，并且牙齿可铸造成金属假牙以便牙科治疗。,.,图16制造的人工义齿,.,总结,我们引进一种新型的义齿加工方法，具有如下优势：1.ACT的仪器是一种较为方便和经济的方法来获得含有内部结构的复杂对象的CT图像。2.来自ACT的图像通过这里提出的计划可以迅速转换为STL