口腔修复体数控加工方法

摘要

本发明提出一种口腔修复体数控加工方法，包括如下步骤：应用一套分类标准至插补轨迹段以根据应用一套分类标准至插补轨迹段的结果确定插补轨迹段的类型，其中，插补轨迹段的类型包括第一至第三类型；以及根据插补轨迹段的类型选择不同的口腔修复体数控加工处理方法对插补轨迹段进行处理以便对口腔修复体进行成型，其中口腔修复体数控加工处理方法包括第一至第三速度规划方法。本发明的实施例的口腔修复体数控加工方法，对不同区域的轨迹进行分类，采取不同的对应后续处理方法，可以显著节省口腔修复体的加工时间、提高加工效率，同时保证口腔修复体的精度。

说明书

技术领域

本发明涉及口腔修复体数控加工技术领域，特别涉及一种口腔修复体数控加工方 法。

背景技术

现代CAD/CAM技术已广泛应用于口腔修复体加工领域。但口腔修复体表面多 为复杂曲面，且其加工对象为特殊脆性材料氧化锆，现有口腔修复体加工系统存在效 率低下，精度及工艺难以控制的问题，所以如何能既满足复杂曲面精度及特殊材料加 工工艺要求，又尽可能提高加工效率是口腔修复体加工领域的关键问题。

高档数控系统中一般采用速度前瞻规划技术来避免加工过程频繁的起停，减小速 度波动以达到加工效果和提升加工效率。然而在口腔修复体加工中，不同区域的加工 要求是不同的，轨迹形态也完全不同，单一一种速度规划方法难以满足所有情况，需 要系统根据轨迹段的特征使系统自适应的选择相应的速度规划方法。因此，如何制订 合理的分类方法成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种口腔修复体数控加工方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出的一种口腔修复体数控加工方法，包括以 下步骤：应用一套分类标准至插补轨迹段以根据所述应用一套分类标准至插补轨迹段 的结果确定所述插补轨迹段的类型，其中，所述插补轨迹段的类型包括第一至第三类 型；以及根据所述插补轨迹段的类型选择不同的口腔修复体数控加工处理方法对所述 插补轨迹段进行处理以便对所述口腔修复体进行成型，其中所述口腔修复体数控加工 处理方法包括第一至第三速度规划方法。

另外，根据本发明上述实施例的口腔修复体数控加工方法还可以具有如下附加的 技术特征：

根据一些实施例，所述一套分类标准包括标准直线段和标准转拐角，且所述标准 直线段包括第一和第二标准直线段。

根据一些实施例，所述步骤A进一步包括：将所述插补轨迹段内的所有直线段 的长度与所述标准直线段的长度进行比较；以及如果检测所有直线段的长度均不小于 所述标准直线段的长度，则判断所述插补轨迹段为第一类型。

进一步地，将所述插补轨迹段内的所有直线段的长度与所述标准直线段的长度进 行比较，进一步包括：从所述插补轨迹段内的所有直线段获取当前待比较的直线段； 判断所述待比较的直线段是否为所述插补轨迹段中首尾依次相连的所有直线段的第 一条直线或最后一条直线；如果是，则判断所述待比较的直线段和与所述待比较的直 线段相邻的直线段之间的转拐角是否小于或等于预定角度，如果是则将所述待比较的 直线段的长度与所述第一标准直线段的长度进行比较，否则将所述待比较的直线段的 长度与所述第二标准直线段的长度进行比较；否则分别判断所述待比较的直线段和与 所述待比较的直线段相邻的两条直线段之间的转拐角是否均小于或等于所述预定角 度，如果是则将所述待比较的直线段的长度与所述第一标准直线段的长度进行比较， 否则将所述待比较的直线段的长度与所述第二标准直线段的长度进行比较。

根据一些实施例，所述口腔修复体数控加工方法，还包括：如果检测所有直线段 中至少一条直线段的长度小于所述标准直线段的长度，则继续判断所述所有直线段中 任意两条相邻直线段之间的转拐角的大小是否均不大于所述标准转拐角；如果是则判 断所述插补轨迹段为第二类型；以及否则判断所述插补轨迹段为第三类型。

根据一些实施例，所述步骤B进一步包括：当判断所述插补轨迹段为第一类型 时，以第一速度规划方法对所述插补轨迹段进行处理；当判断所述插补轨迹段为第二 类型时，以第二速度规划方法对所述插补轨迹段进行处理；和当判断所述插补轨迹段 为第三类型时，以第三速度规划方法对所述插补轨迹段进行处理。

根据一些实施例，所述第一至第三速度规划方法依次为普通前瞻速度规划方法、 跨段前瞻速度规划方法和非前瞻速度规划方法。

根据一些实施例，所述标准直线段通过如下公式计算得到：

$L_{\mathrm{st}}=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{VT}& (\theta \le \frac{\pi }{2})\\ \frac{\sqrt{3}{a}_{\max }}{\sin \theta \sqrt{2-2\cos \theta }}& (\theta >\frac{\pi }{2})\end{array}\right),$

其中，L_st为标准直线段L的长度，V为数控加工系统的指令速度，T为数控加工 系统的插补周期，θ为转拐角，a_max为机床能够承受的最大加速度，VT为第一标准 直线段的长度，为第二标准直线段的长度。

根据一些实施例，所述标准转拐角通过如下公式计算得到：

${\theta }_{\mathrm{st}}=4\arctan \left(\frac{{\delta }_{\max }}{\mathrm{VT}}\right),$

其中，θ_st为标准转拐角，δ_max为最大弓高误差。

根据本发明实施例的口腔修复体数控加工方法，首先应用一套分类标准对不同区 域的轨迹进行分类，接着采取不同的对应后续处理方法，可以显著节省口腔修复体的 加工时间，提高加工速度以及提高加工效率，同时保证口腔修复体的精度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得 明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显 和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法的流程图；

图2为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法的确定插补轨迹段的类型的流程图；

图3为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法的将待加工轨迹划按照轨迹段预定 长度分为若干个插补轨迹段的流程图；

图4A和图4B为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法的第一标准直线段计算和 第二标准直线段计算的示意图；

图5为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法的标准转拐角计算的示意图；以及

图6为本发明实施例的口腔修复体数控加工方法中的一个微段轨迹段示例的示意图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。虽然示出了 特定实施例，但是应理解不意味着将本发明限于这些特定实施例。相反地，本发明包 括在所附的权利要求的精神和范围内的替代、修改和等同。阐明多个具体细节是为了 提供对本文提出的主题的全面理解。但是本领域的普通技术人员应明白，可以不使用 这些具体细节来实施该主题。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、程序、部件 和电路，从而避免不必要地使本实施例的方面模糊。

尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种元件，但是这些元件不应受这 些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件与另一个元件区别开。例如第一排序标准 可以称为第二排序标准，类似地，第二排序标准可以称为第一排序标准，在不脱离本 发明的范围的情况下。第一排序标准和第二排序标准都是排序标准，但是它们不是相 同的排序标准。

本文中本发明的描述中使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，并不意味 着对本发明的限制。如本发明及所附权利要求的描述中所使用的，单数形式“一个” “一种”和“所述”意味着也包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还应理解， 本文所使用的术语“和/或”表示并包含一个或多个的相关联的列出的项目的任何一 个和所有可能组合。还应进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包 含”指定陈述的特征、操作、元件和/部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、 操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。

如本文所使用的，根据上下文，术语“如果”可理解为是指“当”或“在......时” 或“响应于确定”或“根据......的确定”或“响应于检测”，陈述的先决条件是真实 的。类似地，根据上下文，短语“如果确定[陈述的先决条件是真实的]”或“如果[陈 述的先决条件是真实的]”或“当[陈述的先决条件是真实的]”可理解为是指“在确 定......时”或“响应于确定”或“根据.......的确定”或“在检测......时”或“对应 于检测”陈述的先决条件是真实的。

以下结合附图描述根据本发明实施例的口腔修复体数控加工方法。

参见图1，根据本发明实施例的口腔修复体数控加工方法，包括如下步骤：

步骤S101：应用一套分类标准至插补轨迹段以根据该分类标准应用至插补轨迹 段的结果确定插补轨迹段的类型，其中，插补轨迹段的类型包括第一至第三类型。在 一些示例中，一套分类标准包括标准直线段和标准转拐角，其中标准直线段包括第一 标准直线段和第二标准直线段。

步骤S102：根据插补轨迹段的类型选择不同的口腔修复体数控加工处理方法对 插补轨迹段进行处理以便对口腔修复体进行成型，其中口腔修复体数控加工处理方法 包括第一至第三速度规划方法。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，步骤S101包括：

步骤S201：输入一个插补轨迹段，具体地，首先将待加工的口腔修复体按照轨 迹段预定长度分为若干个插补轨迹段。作为一个具体的例子，如对于加工一个口腔修 复体，可通过数控系统编译模块将加工程序翻译为连续轨迹后(多个插补轨迹段)送 入速度规划模块，然后将连续轨迹分为多个轨迹段(即每个插补轨迹段包括多个直线 段)。划分后，可计算每个划分轨迹段(直线段)的长度。

如图3所示，步骤S201中划分一个插补轨迹段的划分过程包括：

步骤S2011：将当前轨迹段的当前长度L₀设为待划分轨迹中，即一个插补轨迹 段的第一条直线段的长度。

步骤S2012：计算待划分轨迹中下一条直线段的长度L_i。

步骤S2013：将当前轨迹段的当前长度L₀在原本的长度上加L_i，即L₀＝L₀+L_i。

步骤S2014：检测当前轨迹段的当前长度L₀是否大于等于轨迹段预定长度L， 当L₀≥L时，执行S2015；否则，执行S2012。

其中，轨迹段预定长度L计算公式如下：

L＝nVT。

式中V是加工时的指令速度，T是数控系统的插补周期，n是可根据实际情况由 用户更改数值的参数，在本实例中，取值为5。

步骤S2015：将通过步骤S2011至步骤及S2014确定的多个轨迹段组成一个插补 轨迹段。即将多个轨迹段划分为一个插补轨迹段，

步骤S2016，单个规划单元划分完成，即确定出一个插补轨迹段。

通过上述步骤S2011至步骤S2015可将口腔修复体换分为多个插补轨迹段。

以下以对一个插补轨迹段进行分类和采用相应的处理方法进行加工的详细描述。

具体而言，参见图2，步骤S202：首先计算标准直线段长度。

参见图4A和图4B，图示中AB、BC为一个插补轨迹段中的相邻两个直线段， 直线AB与BC之间的外交即为转拐角θ(如图4A和图4B所示的角θ)。图4A表 示时的情形，图4B表示时的情形。结合图4A和图4B所示，M、N两点 为实际的插补点。

通过上述分析，可知标准直线段通过如下公式计算得到：

$L_{\mathrm{st}}=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{VT}& (\theta \le \frac{\pi }{2})\\ \frac{\sqrt{3}{a}_{\max }}{\sin \theta \sqrt{2-2\cos \theta }}& (\theta >\frac{\pi }{2})\end{array}\right),$

其中，L_st为标准直线段L的长度，V为数控加工系统的指令速度，T为数控加工 系统的插补周期，θ为转拐角，a_max为机床能够承受的最大加速度，VT为第一标准 直线段的长度，为第二标准直线段的长度。容易理解的是，上述a_max可 经过实现方法或者根据机床的出厂参数确定。

步骤S203：计算标准转拐角。

如图5所示，图示中AB、BC为一个插补轨迹段中相邻两个直线段，直线AB 与BC之间的夹角为标准转拐角θ_st。

通过上述分析，可知标准转拐角通过如下公式计算得到：

${\theta }_{\mathrm{st}}=4\arctan \left(\frac{{\delta }_{\max }}{\mathrm{VT}}\right),$

其中，θ_st为标准转拐角，δ_max为最大弓高误差，即δ_max为转角处形成的轨迹误差， 也就是最终的加工误差。

步骤S204：读入插补轨迹段。即读入当前待加工的一个插补轨迹段。

步骤S205：判断是否所有直线段长度均不小于标准直线段长度。即判断步骤S204 中的一个插补轨迹段中对所有直线段的长度进行判断。具体地：

将插补轨迹段内的所有直线段的长度与标准直线段的长度进行比较，如果检测所 有直线段的长度均不小于标准直线段的长度，则判断所述插补轨迹段为第一类型，并 转至执行步骤S206；否则，执行步骤S207。

进一步地，步骤S205步骤中将当前插补轨迹段内的所有直线段的长度与标准直 线段的长度进行比较包括：

步骤S2051：从插补轨迹段内的所有直线段获取当前待比较的直线段。

步骤S2052：判断待比较的直线段是否为插补轨迹段中首尾依次相连的所有直线 段的第一条直线或最后一条直线，如果是，转至执行步骤S2053；否则，执行步骤 S2056。

步骤S2053：判断待比较的直线段和与待比较的直线段相邻的直线段之间的转拐 角是否小于或等于预定角度，如果是则执行步骤S2054；否则，执行步骤S2055。

步骤S2054：将待比较的直线段的长度与第一标准直线段的长度进行比较。

步骤S2055：将待比较的直线段的长度与第二标准直线段的长度进行比较。

步骤S2056：分别判断待比较的直线段和与待比较的直线段相邻的两条直线段之 间的转拐角是否均小于或等于预定角度，如果是则执行步骤S2057；否则执行步骤 S2058。在本发明的一个实施例中，步骤S2053和步骤S2056步骤中所述预定角度为 90度。

步骤S2057：将待比较的直线段的长度与第一标准直线段的长度进行比较。

步骤S2058：将待比较的直线段的长度与第二标准直线段的长度进行比较。

步骤S206：判断当前插补轨迹段为第一类型。即通过该上述步骤判断结果当所 有直线段的长度均不小于所述标准直线段的长度，则判断插补轨迹段为第一类型。

步骤S207：如果检测所有直线段中至少一条直线段的长度小于标准直线段的长 度，则继续判断所有直线段中任意两条相邻直线段之间的转拐角的大小是否均不大于 所述标准转拐角。具体地，检测当前插补轨迹段中是否所有直线段间转拐角均不大于 标准转拐角，进行判断，如果是，执行步骤S208；否则，执行步骤S209。

步骤S208：判断插补轨迹段为第二类型。

步骤S209：判断插补轨迹段为第三类型。

在本发明的一个实施例中，步骤S102步骤包括：

步骤S1201：当判断插补轨迹段为第一类型时，即该插补轨迹段为一般轨迹段， 以普通前瞻速度规划方法对该插补轨迹段进行处理。

步骤S1202：当判断插补轨迹段为第二类型时，即该插补轨迹段为微段轨迹段， 以跨段前瞻速度规划方法对所该插补轨迹段进行处理。如图6表示了一个微段轨迹段 的示例。

步骤S1203：当判断插补轨迹段为第三类型时，即该插补轨迹段既不是一般轨迹 段，也不是微段轨迹段，则将该轨迹段作为特殊轨迹段，以非前瞻速度规划方法对所 述插补轨迹段进行处理，也就是每条直线段首尾速度均为0。

根据本发明实施例的口腔修复体数控加工方法，首先应用一套分类标准对不同区 域的轨迹进行分类，接着采取不同的对应后续处理方法，可以显著节省口腔修复体的 加工时间，提高加工速度以及提高加工效率，同时保证口腔修复体的精度。

尽管在各种附图中的一些中示出特定排序的多个逻辑步骤，但是不依赖顺序的步 骤可以被重新排序且结合或插入其他步骤。虽然特别地提及一些重新排序或其他组 合，但是其他重新排序或组合对于本领域的技术人员应是明显的，因此不再提出替换 方式的详尽列表。例如，机顶盒可能发送未处理的音频信号至电视内容识别服务器， 然后电视内容识别服务器负责将音频信号转换为音频指纹。而且，应理解，上述步骤 可以在硬件、固件、软件或它们的任意组合中实施。

为了说明的目的，已经参考特定实施方式进行了上述描述。然而，以上说明性的 讨论不意味着详尽讨论或者将本发明限于公开的精确形式。鉴于上述教导，进行许多 修改和变化是可能的。所选取和描述的实施方式是为了最好地说明本发明的原则和它 的实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明以及具有各种适 合于预期的特殊用途的修改的各种实施方式。实施方式包括在所附权利要求的精神和 范围内的替换、修改和等同。阐明多个具体细节是为了提供对本文提出的主题的全面 理解。但是本领域的普通技术人员应明白，可以不使用这些具体细节来实施该主题。 在其他情况下，没有详细描述公知的方法、程序、部件和电路，从而避免不必要地使 本实施方式的方面模糊。