3D打印成型的牙齿模型精度测量方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及牙齿模型精度测量技术领域,具体涉及一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。打印机内装有液体、粉末或者线材等打印材料,与电脑连接后,通过电脑控制把打印材料一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。
在医疗的正畸领域,3D打印的牙齿模型作为隐形矫治器成型的模具,其精度关乎到隐形矫治器的成型精度,而隐形矫治器又作为医生实现牙齿正畸治疗的工具,其精度的好坏直接影响患者的牙齿矫治效果,所以3D打印成型的牙齿模型的精度测量作为一种检测手段,在整个环节中非常重要。
但是目前,对于测量3D打印成型的牙齿模型的精度,很多采用的是数显卡尺测量的方式去获得牙齿模型的外形尺寸,例如牙弓宽度、牙齿的高度等等,还有一些采用三坐标测量仪多点测量方式获得3D打印成型的牙齿模型立体尺寸。这些方法均存在测量效率低,测量精度不高的缺点,因为牙齿模型属于复杂的不规则曲面产品,要想保证较高的测量精度必须取得大量的测量样点,这样花费的时间和精力是不可想象的。
因此,现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法、系统、设备及介质,旨在解决现有测量方法中效率低、精度不高的问题。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述方法包括:
扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;
修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;
设置对比的测试对象与参考对象;
3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;
再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;
生成3D偏差比较的精度报告。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型之前还包括:
将所述牙齿模型的原始3D几何模型导入到Geomagic Studio逆向图形处理软件中。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述设置对比的测试对象与参考对象之前还包括:
将所述修剪好的3D模型与所述原始3D几何模型导入到Qualify质量分析软件中。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述设置对比的测试对象与参考对象之中:
所述测试对象为所述修剪好的3D模型,所述参考对象为所述原始3D几何模型。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面之前还包括:
同时选中所述测试对象与所述参考对象并设置选择模式。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较之后包括:
生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围。
所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围之后还包括:
在所述色谱图形上不同颜色区域进行点选并显示选点的数值信息。
一种3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述系统包括:
扫描模块,用于扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;
修剪模块,用于修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;
设置对象模块,用于设置对比的测试对象与参考对象;
拟合模块,用于3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
同时修剪模块,用于同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;
再次拟合模块,用于再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
设置色谱与偏差比较模块,用于设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;
生成报告模块,用于生成3D偏差比较的精度报告。
一种电子设备,其中,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法中的步骤。
一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法中的步骤。
相较于现有技术,本发明提供了一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法、系统、设备及介质,根据本发明提供的精度测量方法,首先扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;设置对比的测试对象与参考对象;3D拟合所述测试对象与所述参考对象;同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;最后生成3D偏差比较的精度报告。通过本方法可以提高3D打印成型的牙齿模型精度的测量效率,减少测量人员的工作量,同时保证了很高的测量精度,方法简单有效,实用性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统的功能模块框图。
图3为本发明实施例提供的电子设备的功能原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施,其中的步骤顺序不作限定,可根据需要作适当调整。
下面结合附图,详细说明本发明的各种非限制性实施方式。
请参阅图1,本发明提供的一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法,其中,所述方法包括:
S100、扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;
具体地,需要说明的是,本发明实施例中所指原始3D几何模型包括STL档的几何模型,所述STL档指的是STL格式图档。
具体地,在本发明一些实施例中,首先采用SLA(立体平板印刷)或者DLP(数字光处理)成型技术的3D打印机打印出待测的牙齿模型,3D打印出来的所述牙齿模型需经过超声清洗、UV(Ultraviolet的缩写,意思为:紫外线)固化这两道后处理工序;超声清洗工序是去除打印的牙齿模型表面的粘连块或其他杂志,UV固化的化学机理是在合适的光引发剂或光敏剂以及高性能的紫外线灯光条件下产生快速聚合的游离基反应,实际应用表现为通过紫外灯的照射使得打印的牙齿模型表面无流动性的液体,表面干燥以及硬化,通过这两道后处理工序后就可以获得标准的待测牙齿模型。
进一步地,使用激光三维扫描仪扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型,所述原始3D几何模型可以为STL档几何模型。三维扫描仪通过采集物体几何表面的点云(pointcloud),这些点可用来插补成物体的表面形状,越密集的点云可以创建更精确的模型,通常牙科三维扫描仪的扫描精度可达微米级。
S200、修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;
本发明一些实施例中,所述步骤S200之前还包括:
将所述牙齿模型的原始3D几何模型导入到Geomagic Studio逆向图形处理软件中。
具体地,在本发明一些实施例中,所述步骤S200中具体为运用Geomagic Studio逆向图形处理软件中“多边形”→“修补”→“裁剪”→“用平面裁剪”命令将所述牙齿模型的原始STL档几何模型的底座边缘曲面修剪掉以获得修剪好的STL档模型。
S300、设置对比的测试对象与参考对象;
本发明一些实施例中,所述步骤S300之前还包括:
将所述修剪好的3D模型与所述原始3D几何模型导入到Qualify质量分析软件中。
具体地,在本发明一些实施例中,所述步骤S300之中:
所述测试对象为所述修剪好的3D模型,所述参考对象为所述原始3D几何模型。在Qualify质量分析软件的“项目管理器”工具栏中将修剪好的STL档模型设置为测试对象,将原始STL档几何模型设置为参考对象。
S400、3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
具体地,在本发明一些实施例中,运用Qualify质量分析软件中“对齐”→“对象对齐”→“最佳拟合对齐”命令将修剪好的STL档模型以原始STL档几何模型为参考基准第一次拟合对齐;然后在“最佳拟合对齐”对话框中设置“测头半径”为0.0mm,“公差”和“采样大小”按原始值不修改。
S500、同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;
本发明一些实施例中,所述步骤S500之前还包括:
同时选中所述测试对象与所述参考对象并设置选择模式。
具体地,在Qualify质量分析软件中同时选中所述测试对象与所述参考对象并设置选择模式为“贯通”,再运用Qualify质量分析软件中“选择”→“工具”→“定制区域”命令沿着牙龈曲线按顺序多处取点,确认后出现红色选择区域,该区域一侧的边缘为牙龈曲线。若红色选择区域在牙龈曲线下侧即牙龈部分,继续下一步;若红色选择区域在牙龈曲线上侧即牙冠部分,则右键点选“反转选区”命令将红色选择区域切换到牙龈曲线下侧;接着Delete删除红色选择区域。
S600、再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
具体地,在本发明一些实施例中,运用Qualify质量分析软件中“对齐”→“对象对齐”→“最佳拟合对齐”命令将所述修剪好的STL档几何模型以所述原始STL档几何模型为参考基准再次拟合对齐;参数设置和第一次拟合一致,即在“最佳拟合对齐”对话框中设置“测头半径”为0.0mm,“公差”和“采样大小”按原始值不修改。
S700、设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;
本发明一些实施例中,所述步骤S700之后包括:
生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围。
所述生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围之后还包括:
在所述色谱图形上不同颜色区域进行点选并显示选点的数值信息。
具体地,在本发明一些实施例中,运用Qualify质量分析软件中“分析”→“比较”→“编辑色谱”命令新建一个色谱名称为C。在“编辑色谱”对话框中设置各参数如下,小数位数:4,颜色段:15,最大临界值:0.1mm,最大名义值:0.1mm,最小名义值:-0.1mm,最小临界值:-0.1mm。
进一步地,运用Qualify质量分析软件中“分析”→“比较”→“3D比较”命令,以修剪好的STL档模型为测试对象,以原始STL档几何模型为参考对象,进行全方位三维立体空间比较,应用后在“图形”界面得到不同颜色指示不同偏差值的色谱图形,该色谱图形清晰显示了所述修剪好的STL档模型与所述原始STL档几何模型的偏差区域和偏差范围。在“3D比较”对话框中设置各参数如下,“颜色参考”前打√,色谱调用上述设置偏差显示色谱中新建的名称C,自动出现参数,颜色段:15,最大临界值:0.1mm,最大名义值:0.1mm,最小名义值:-0.1mm,最小临界值:-0.1mm,小数位数:4。
进一步地,运用Qualify质量分析软件中“分析”→“比较”→“创建注释”命令,在所述色谱图形上不同颜色区域点选,每一次点选都会弹出数值信息显示框,数值信息框里包括点名称、平均距离D、X方向偏差距离Dx、Y方向偏差距离Dy、Z方向偏差距离Dz这四个信息值。不同颜色区域取点可以直观显示该选取区域的偏差值大小,多次取点后,调整各数值显示框位置排列,这样方便观察对比。在“创建注释”对话框中设置各参数如下,“名称”:自定义,上公差:0.0mm,下公差:0.0mm,小数位数:4,偏差半径:0.1mm,点选“应用到所有”。完毕后点选“保存视图”,方便以后重新调取数据。
S800、生成3D偏差比较的精度报告。
具体地,在本发明一些实施例中,运用Qualify质量分析软件中“报告”→“创建”→“创建报告”命令,生成PDF、HTML、WORD等格式的测量分析详细报告。该报告中包含信息比较全面,有偏差色谱图在前视、后视、左视、右视、俯视、仰视6个方向的显示,有平均偏差值、标准偏差值、偏差百分比值、所有注释单点偏差值、总偏差分布柱形图等等信息。通过本方法可以提高3D打印成型的牙齿模型精度的测量效率,减少测量人员的工作量,同时保证了很高的测量精度,方法简单有效,实用性高。
应该理解的是,虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤,但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤,这些操作步骤并不是必然按照实施例或流程图的顺序依次执行。实施例或流程图中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式,不代表唯一的执行顺序。而且,实施例或流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于上述实施例,本发明还提供了一种3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,如图2所示,所述系统包括:
扫描模块21,用于扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;
修剪模块22,用于修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;
设置对象模块23,用于设置对比的测试对象与参考对象;
拟合模块24,用于3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
同时修剪模块25,用于同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;
再次拟合模块26,用于再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
设置色谱与偏差比较模块27,用于设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;
生成报告模块28,用于生成3D偏差比较的精度报告。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述修剪模块22,用于修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型之前还包括:
导入Geomagic Studio模块,用于将所述牙齿模型的原始3D几何模型导入到Geomagic Studio逆向图形处理软件中。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述设置对象模块23,用于设置对比的测试对象与参考对象之前还包括:
导入Qualify模块,用于将所述修剪好的3D模型与所述原始3D几何模型导入到Qualify质量分析软件中。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述设置对象模块23,用于设置对比的测试对象与参考对象之中:
所述测试对象为所述修剪好的3D模型,所述参考对象为所述原始3D几何模型。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述同时修剪模块25,用于同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面之前还包括:
选中设置模块,用于同时选中所述测试对象与所述参考对象并设置选择模式。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述设置色谱与偏差比较模块27,用于设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较之后包括:
生成色谱图形模块,用于生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围。
在本发明一些实施例中,所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量系统,其中,所述生成色谱图形模块,用于生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围之后还包括:
点选模块,用于在所述色谱图形上不同颜色区域进行点选并显示选点的数值信息。
基于上述实施例,本发明还提供了一种电子设备,其原理框图可以如图3所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现3D打印成型的牙齿模型精度测量方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图3中示出的原理框图,仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图,并不构成对本发明方案所应用于其上的电子设备的限定,具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在本发明一些实施例中,还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时至少可以实现以下步骤:
扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;
修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;
设置对比的测试对象与参考对象;
3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;
再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;
设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;
生成3D偏差比较的精度报告。
在其中一些实施例中,所述处理器执行所述计算机程序时还可以实现以下步骤:
将所述牙齿模型的原始3D几何模型导入到Geomagic Studio逆向图形处理软件中。
在其中一些实施例中,所述处理器执行所述计算机程序时还可以实现以下步骤:
将所述修剪好的3D模型与所述原始3D几何模型导入到Qualify质量分析软件中。
在其中一些实施例中,所述处理器执行所述计算机程序时:
所述测试对象为所述修剪好的3D模型,所述参考对象为所述原始3D几何模型。
在其中一些实施例中,所述处理器执行所述计算机程序时还可以实现以下步骤:
同时选中所述测试对象与所述参考对象并设置选择模式。
在其中一些实施例中,所述处理器执行所述计算机程序时还可以实现以下步骤:
生成色谱图形,所述色谱图形上显示所述测试对象与所述参考对象的偏差区域及偏差范围。
在所述色谱图形上不同颜色区域进行点选并显示选点的数值信息。
基于上述实施例,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的3D打印成型的牙齿模型精度测量方法中的步骤,具体如上所述。
综上所述,本发明提供了一种3D打印成型的牙齿模型精度测量方法、系统、设备及介质,根据本发明提供的精度测量方法,首先扫描待测牙齿模型以获得所述牙齿模型的原始3D几何模型;修剪所述牙齿模型的原始3D几何模型边缘曲面以获得修剪好的3D模型;设置对比的测试对象与参考对象;3D拟合所述测试对象与所述参考对象;同时修剪所述测试对象与所述参考对象的牙龈线边缘曲面;再次3D拟合所述测试对象与所述参考对象;设置偏差显示色谱并将所述测试对象与所述参考对象进行3D偏差比较;最后生成3D偏差比较的精度报告。通过本方法可以提高3D打印成型的牙齿模型精度的测量效率,减少测量人员的工作量,同时保证了很高的测量精度,方法简单有效,实用性高。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。