创建描述假牙部件数据记录的系统,假牙部件制作、方法和数据记录的系统

摘要

一个创建描述假牙部件数据记录的系统，其中这个系统包括可以用来创建数据记录的装置，包括：关于描述假牙部件表面或形状的多个元素的条目，其中对于每一个条目有一个、两个或更多特征被列举。本发明更进一步涉及一个对应的根据数据记录制造假牙部件的系统，对应的方法和对应的数据记录。

说明书

技术领域

本发明涉及一个创建描述假牙部件数据记录的系统，一个适用于假牙部件制作，相关方法以及数据记录的系统。

背景技术

在电脑上创建一个假牙部件的模型，将假牙部件的形状存储于数据记录中，通过CAD/CAM方法制作假牙部件的技术是公知的。

这些数据记录描述了假牙部件的期望形状，从而使该期望形状能被特定的生产方法制作出来。

然而，对于一些特殊的假牙部件和生产方法来说，除了跟形状有关的信息之外其他的信息也是有用的。

发明内容

为获得假牙部件制作的改进，本发明提供一种如权利要求1所述的系统，如权利要求6所述的系统，如权利要求8所述的方法，如权利要求10所述的方法和如权利要求12所述的数据记录。优选的具体方案公开于从属权利要求中。

创建数据记录的系统可创建一个数据记录，所述数据记录包括关于多个元素的条目，所述元素描述假牙部件的形状或者表面。例如，这些元素可以是表面的点元素或面元素或也可以是体积元素。对每个这样的条目来说，一个、两个或更多的特征被列举出来。除了这些特征被列出的元素的条目之外，数据记录中包括多个特征未被列举的元素的条目也是可能的。然而，所有数据记录的元素的各自的特征也同样能被列举出来。

所述系统在设计假牙部件时更适宜包括硬件和/或软件部分。为了这个目的，可以配备一个能扫描牙剩余部分的模型或牙剩余部分的本体的扫描仪，这样，利用这个扫描仪，一份描述假牙部件的数据记录可以被绘制出来，据此得到数据记录。

此外，所述系统更适宜于包含软件和硬件部分，通过这些软件和硬件部分，多个元素被共同选择并且某些特征能与这些元素共同关联。特征的分配也可以发生在自动化的方式中，例如一个模型根据某些部分自动被分析，然后各自的特征被自动设定。当在一个计算机辅助方式下设计假牙部件时，假牙部件各自的部分根据其各自的性质被制作或提供，此时特征也可以被人工设定。元素也可以通过诸如鼠标或其他操作设备进行选择，然后利用各自的操作说明将一种或几种特征分配给这些元素。为此可用各自的输入设备在假牙部件的可视模型中标注或选择一片区域。所述输入也可以依照某种标准利用元素的选择进行。所述选择也可以在数据记录的表格插图中进行。

所述特征可以界定诸如产品的精确度，材料或者一种元素的颜色。

一种制作假牙部件的系统可以是诸如激光烧结的设备，不过也可以是其他方式，例如一般是快速成型方式。这样的系统可以写入数据记录，其中关于特征的信息也可以被写入。这些特征可以被处理来控制制作的过程。例如系统可以根据一种或几种特征与一种或者几种预先确定的操作作用。

优选的，将特征值与其他几何元素相关联，例如线条，其中这些几何元素被应用于制作过程中。这些其他几何元素可以用诸如将以面元素确定的形状转换成制造所需的另一几何图案的方法得到。

所述数据记录的特征为不仅包括多个描述假牙部件表面或形状的元素，而且包括事实上为每个元素列出的特征。

例如，可以有多于1,000，5,000或者10,000个描述元素的条目存在。每一个这样的元素都设定有特征值。

同时，没有特征的条目也是存在的。这些也大约有多于1,000，5,000或者10,000个条目。

所述数据记录可以以stl(标准模板库)格式、wmf(视窗中介文件)格式或任一用于存储三维形状的格式存在。标准模板库格式、视窗中介文件格式被商业上可行的快速成型设备侦测到。

所述特征优选的存储为2字节。在一个条目的元素中的数据可以优选的占据48字节。

附图说明

本发明优选的实施方式通过附图被解释：

图1有特征的面元素的一个示例

图2一个经由假牙部件的截面

图3一个假牙部件的表面

图4不同的面元素

图5一个生成数据记录的系统和一个制作假牙部件的系统

具体实施方式

图1是一个假牙部件模型表面的部分区域。所述模型是由多个三角面元素组成的。相邻的面元素有共同的边6并且三角形的角有共同的引用序号7。

在这样的面元素的网络中任何三维形状都能被模拟或者展示出来。

为了存储这个模型，单个三角形的面元素的数据被存储，这个数据，例如包括这三个角的点的X，Y和Z坐标，这些是针对面元素2，例如点P1，P2和P3。

此外，一个法线矢量及其X，Y和Z分量也为这个面元素而被存储。这个法线矢量可以被标准化为1。所述法线矢量通常用于定义面元素的方向，例如将一个面的内侧与外侧区别开。

如果三个角点的每个的X，Y，Z坐标以及法线矢量N的X，Y，Z分量各被存储为4字节，则为此共需48字节。在数据记录中一个条目的这个部分的数据在图1的引用数字46下被展示出来。

特别的，STL格式应以下述方式列出。

<STL file>     :＝<name><facet number><facet 1><facet 2>...<facet n>

<name>     :＝80 bytes long file name；filled by blanks

<facet number> :＝4 bytes integer

<facet>     :＝<normal><corner 1><corner 2><corner 3><stuff bytes>

<normal>            :＝Nx，Ny，Nz；standardized to 1，32 bit floating point numbers each

<corner>            :＝X，Y，Z；32 bits floating point numbers each

<stuff bytes>       :＝2 stuff bytes

因此这个文件实质上是由面(三角形面元素)构成的，其中每个面有50字节的可用存储空间，其中48字节用来存储法线和角点的数据，2字节不使用。在这2字节中，特征值可以被存储，并且每一个单独的面都可以这样操作。

不同的特征A1，A2可被设定给面元素2到5。在图1中这种设定以表示面元素2和3的阴影对应特征A1，及以表示面元素2，4和5的点状区域对应特征A2的方式表达出来。

如图1所示，面元素可以不包括特征(图1中上半部分)，可以设定A1或A2两个特征中的一个或者也是两个特征。多于两个特征A1，A1也可以被提供。

每一个特征都可以被存储于它自己的字节中。然而，多个特征也可以被存储于一个字节中或者若干特征被分布于若干字节中，例如3或4个特征被分布于2个字节中。

图1中采用参考数字47表示在一份数据记录中的一个条目的特征。整个条目的参考数字为45。

这样的条目45设定给面元素2到5中的每一个。

如果一个面元素没有被设定任何一个特征，那么为此提供的数据区域留空(例如以0填充)。

图2所示的是一个从假牙部件10截取的一个截面。它有一个外边11和内边13。内边13的下端区域12被标识出来是因为它需要诸如一个非常高的制作精确度，因为当将假牙部件安装到残余的牙上时，这个部分是内边13的末端部分。区域12被设计为诸如准备线(preparation line)。

图3所示的为激光烧结过程如何设置不同的精确度的两个例子。在激光烧结中，加工件由于被烧结的金属的层状应用(application)和凝固，通常有一个阶梯状轮廓，这些阶梯17在图3a中被展示出来。此外，一个具有法线的表面元素15’在图3a中被展示出来，因为它可以被置于其自己的数据记录中。

由图可知，由阶梯形成的面16区别于由面元素15’确定的形状。为了减少这些偏差，采用如图3b所示的应用较薄的材料进行烧结过程以形成较小的阶梯18是可行的。在面元素15”的区域中，实际形状与预期形状的偏差明显的比图3a中小。

利用所述特征，制作过程在激光烧结中可以被下述示例方式修改，根据预期产品的精度，生成不同高度的阶梯或产生不同厚度的材料应用，随后通过激光烧结固化。

如图3所示，沿着三角形的截面在制作过程中是需要的，其中这些截面可以延伸，例如沿水平方向。与面元素相关的特征可以通过多种方法被加工。这可以被图4所解释。

图4a为沿着制作过程中一个平面的截面。假牙部件有一个外表面29和内表面30，二者的截面关于制图层形成直线段。所述直线段在角点25，26，27，28处连接。具有三角形面元素的平面20的截面产生角点25到28，如图4b所示。

面元素21的特征可以与连接角点25和26间的直线段相关联。角点27和28的面元素22的特征等可以与角点26和27之间的直线段相关联。

特征也可以与角点本身相关联。一方面可以设想两个重叠的角点取代了一个角点，其中每个角点都与一条各自的直线关联。被关联的直线的特征与每个角点相关联。然而，如果两个直线段间的一个角点与这两个直线段相关联，则这两个特征中的任一个都可以选择，其中各自预先设定的规则可以被使用，或者形成一个平均值，如果特征值的类型允许的话。

由于外表面29和内表面30被不同的表面元素所定义，对外表面和内表面的同一个平面的截面可以使用不同的特征。

图5左侧所示为一个系统40，所属系统为了制作定义一个假牙部件的数据记录。这样的假牙部件的模型在屏幕上以参考数字44被展示。模型44可以通过键盘和鼠标或其它输入方式被处理或生成。系统40可以从模型中生成一个数据记录直接用于系统40来制作假牙部件或也可以被输出(例如通过网络连接)。

系统40更优选的包括一个可以扫描残留牙齿部分的扫描设备42。由此获得的数据可以作为假牙部件的模型44的基础。

数据记录43包括多种条目45，其中每个条目包括定义假牙部件元素的表面或形状的部分46，和定义这些元素的特征的部分47。

图5右侧为一个制作假牙部件的系统的示意图。一个激光烧结设备被展示，其中一个激光束49被聚焦于焦点50并对该处局部加热，使在该处的不定型的材料发生凝固。所述材料可以是诸如液体、粉末或者颗粒并能被激光进行原地的结构上的改良并由此被固化。

焦点50位于材料的表面52，其中另外的材料51以分层的方式被应用于这个表面52上，并被激光束49在原地进行固化。因此激光束49或者也包括接收槽53在所有的三维空间的方向上都是不能被移动的(参考数字52所示)。激光束49也可以沿着表面52移动另外槽可以沿着竖直方向移动，反之亦然。

由于对激光49相对于槽53的相对设置的控制，任何方式成型的部件都可以被激光烧结。

所采用的材料51可以是诸如金粉或者可能是可烧结的陶瓷材料。

一个控制器48被提供用于控制激光49和槽53的相对设置。所述控制器可以读取数据43，其中在读取过程中特征数据47也用于制作假牙部件。这个在激光和槽53之间的相对控制会被特征所影响。

特征数据的考虑可以引起以下情况，如图3b所示，特定的面元素15”能够实现比其它区域更高的制作精度。