SE1400260A1 - Arrangeman och metod för tillverkning av individuellt utformade objekt såsom dentala restaurationer - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser arrangemang och metod for tillverkning av individuellt utformade objekt, till exempel dentala restaurationer såsom tandproteser, broar, kronor, s.k. caps, inlays och onlays, implantat, distanser eller andra dentala produkter. Arrangemanget innefattar en anordning för skanning av en modell av en tandrestaurering eller annat individuellt utformat objekt, kontrollanordning (2) för skannern, online server (3) samt tillverkningsenheter (4). Skanningen utförs av en fristående datoriserad fotoenhet (1) för att ta en serie bilder för att fånga den tredimensionella ytan hos det individuellt utformade objektet för att ge en passiv 3D-återgivning av objektet. Varje fotoenhet (1) har ett eget wifi-nätverk (5) och kontrolleras av någon form av ansluten anordning såsom mobiltelefon, tablet, dator, klockarmbandsenhet, Internet browser eller liknande kontrollanordning (2). Varje enhet (1) är ansluten till en online server (3) för att uppdatera, underhålla och hantera enheten, och anordnad att sända all information för tillverkning av tandrestaureringen eller annat individuellt utformat objekt (Id, 3D fil, parametrar etc) till onlineservern (3) när en tillverkningsorder är klar.

Description

25 30 Skanning av objektet är en oundviklig del av ett sådant system och det existerar ett flertal olika skannrar på dentalmarknaden idag. Den skanner som används i nämnda US 2007/0243503 är av typen Iaserskannare i vilken en laser som avger en platt laserstråle används som fotoemitter. En CMOS captor eller en CCD kamera används som fotoreceptor för att detektera laserstrålning som reflekteras från modellen då modellens hållare roteras 360 grader runt en rotationsaxel. Lasern är effektmodulerad och avger strukturerat ljus till captorn.

I US 2009/0284755 beskrivs en annan typ av 3D optisk skanner som också kan tillämpas inom dentalindustrin, speciellt för användning inom Ortodonti. Skannern består i detta fall av en hållare för fixering av mätobjektet och en 3D yt-operativ sensor baserad på vit-ljus projektion av s.k.interferensfransar (fringes). Mätningen baseras på en process som inbegriper belysning av mätobjektets yta genom ett fringe mönster. En kamera registrerar det belysta föremålet från sidan. Ytans form hos mätobjektet kan sedan beräknas i enlighet med den resulterande förskjutningen av interferensfransarna (fringes).

Det mekaniska systemet hos skannern utför automatiskt mätningar av objektet under olika betraktningsvinklar relativt 3D sensorn. Mätningarna sammanfogas av skannerns mjukvara för att ge en 3D-bild av objektet. Resultaten är tillgängliga i STL filformat och kan användas för datoriserad design och produktion av tandproteser i ett CAD/CAM produktionssystem.

I US 2012/0221 l 35 beskrivs ett online-system för tillverkning av en dental gjutfonn och som innefattar en 3D skanner för att tillhandahålla grafisk datainformation om en skadad tand. 3D- skannern är en del av systemet, men typen av skanner är inte specifikt beskriven. l US 2010/0239136 beskrivs en skanner som används för att skanna ett objekt, i synnerhet ett eller flera tänder eller en tandavgjutning. Skannern innefattar en bärare på vilken ett flertal projektorer är anordnade för att projicera ett mönster på objektet och ett flertal kameror är anordnade bredvid varandra i en matrisform för registrering av objektet. l KR 20040001698 beskrivs ett system och en metod för att tillhandahålla en digital tandmodell med hjälp av Internet och ett 3D skannerarrangemang innefattande två olika skannrar (22, 26). lO 20 25 30 l KR 20090078539 beskrivs ett tredimensionellt mätsystem för tandproteser som innefattar en enhet för bildinhämtning utrustad med en kamera för att fånga upp en laserbild projicerad på mätobjektet. l KR 20120065307 beskrivs en 3D skanner för dental desktop för skanning av föremål med varierande form och innefattande en kamera och en projektor. Kameran är anordnad att rotera runt en horisontell axel och projektorn har en roterande ?ödesdel. Även om system av det slag som har beskrivits här ovan har snabbat på design och skapande, bekvämlighet och enkelhet för tandläkarnas arbete, så lider dessa system av nackdelar.

Eftersom noggrannheten hos en dental restauration är av vital betydelse - kronor och broar fordrar en mycket exakt passform - så har noggrannheten med avseende på skanning och bearbetning varit kritisk. Av det skälet har mer eller mindre sofistikerade och komplexa skanners kommit till användning, baserade på laserteknik, strukturerat ljus, fringemönster och konoskopisk holografi och liknande, vilket indikeras av de ovan beskrivna exemplen på känd teknik. Så även om erfarenheten av nuvarande CAD/CAM system verkligen är positiv så finns det ändå ett behov av att ytterligare förenkla och minska kostnaderna för systemen, speciellt med avseende på skanningsproceduren.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett enklare och bekvämare tillverkningssystem för dentala tandrestaurationer och andra individuellt utformade objekt, men som ändå har en hög grad av noggrannhet så att restaurationerna kan designas och tillverkas med hög precision.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett system som kan styras av en tandläkare eller annan operatör med hjälp av någon form av anslutna enheter såsom mobiltelefoner, tablets, pc, klockarmbandsenhet, Internet browser eller liknande, under användning av lokal wifi och lnternet.

Ovanstående ändamål uppnås genom användning av en fotografisk teknik baserad på att fotografering av det önskade objektet utförs medelst s.k. fotostudioapparatur. l US 6,lO6,l24 beskrivs en fristående fotostudieapparatur för fotografering av ett eller flera objekt.

Apparaturen innefattar en lådliknande ljusbox och underlag för det objekt som skall 20 25 30 fotograferas. Apparaturen innefattar även organ för belysning av objektet i syfte att åstadkomma en jämn belysning och väsentligen eliminera skuggor, organ för temperaturkontroll etc, och där vardera av dessa organ är inbyggda i apparaturen.

Datoriserade fotostudior av det här slaget finns kommersiellt tillgängliga på marknaden för möjlig användning av juvelerare, urmakare, optiker och för allehanda produkter såsom flaskor, kosmetika, skor, elektronik, telefoni och liknande, se exempelvis "The ScanCube Solution" på www.scancube.fr. I detta fall har fotostudiorna använts alltifrån fototagning till skapande av visuell animering.

Föreliggande uppfinning är baserad på en sådan datoriserad fotostudio, men har särskilt utvecklats och designats för att användas inom tillverkningsindustrin, speciellt för tandrestaurationer men även för andra individuellt utformade objekt.

Enligt uppfinningen utförs skanningen av en fristående datoriserad fotoenhet för att ta en serie bilder för att fånga den tredimensionella ytan hos objektet för att ge en passiv 3D- återgivningav objektet, och där varje fotoenhet har ett eget wifi-nätverk och kontrolleras av någon form av ansluten anordning såsom mobiltelefon, tablet, pc, klockarmbandsenhet, Internet browser, eller liknande anordning, och varvid varje enhet är ansluten till en online server för att uppdatera/underhålla/hantera enheten, och där varje enhet är anordnad att sända all information för tillverkning av tandrestaureringen eller annat individuellt utformat objekt (Id, 3D fil, parametrar etc) till onlineservern när en tillverkningsorder är klar.

Enligt en fördelaktig utföringsform hos uppfinningen är varje enhet ansluten till onlineservern via internet, och onlineservern är anordnad att uppdatera, underhålla och hantera varje enhet medelst ett virtuellt privat nätverk, exempelvis ett vpn-nät, registrera all datainformation och sända datainformationen till tillverkningsenheterna.

Enligt en ytterligare fördelaktig utföringsform innefattar fotoenheten ett lådliknande hus med ett stöd/underlag för objektet som skall fotograferas, en datorstyrd inbyggd digitalkamera och ett belysningssystem för att belysa objektet som skall skannas för att åstadkomma en jämn belysning och väsentligen eliminera skuggningar. 20 25 30 Ett exempel på uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, där: FIG. l är ett blockschema av ett övergripande system för framställning av dentala restaurationer i enlighet med uppfinningen, FIG. 2 är en schematisk perspektivvy av en speci?k fotoenhet för användning i systemet, FIG. 3 är en schematisk perspektivvy som delvis visar det inre hos fotoenheten, FIG. 4 är en vy ovanifrån av fotoenheten, FlG. 5 är en vy framifrån av fotoenheten, FlG. 6 är en schematisk perspektivvy av fotoenheten med en skannad dental komponent, och FIG. 7 visar ett exempel på skärmdump av den skannade dentala komponenten. l figur l visas ett blockschema av ett övergripande system för framställning av dentala restaurationer i enlighet med uppfinningen, såsom tandproteser, broar, kronor, caps, implantat, distanser, inlays, onlays och liknande. Systemet innefattar generellt ett antal skannrar i form av fristående datoriserade fotoenheter l för att skanna en modell av en tandrestauration, kontrollanordning 2 för skannrarna, online server 3 och tillverkningsenheter 4. De datoriserade fotoenheterna l har speciellt utvecklats och designats för användning inom dentaltillverkning, men det inses att de även kan användas för andra individuellt utformade objekt. Den specifika utformningen, storlek och funktionella detaljer hos vardera av fotoenheterna l kommer att beskrivas mer i detalj i samband med figurerna 2 - 7 nedan.

Enligt uppfinningen utförs skanníngen av en fristående datoriserad fotoenhet l för att ta en serie bilder för att fånga den tredimensionella ytan hos objektet för att ge en passiv 3D återgivning av objektet. Varje enhet har ett eget wifi-nätverk 5 och styrs av någon form av ansluten kontrollanordning 2 såsom mobiltelefon, tablet, pc, klockarmbandsenhet, internet browser, eller liknande som schematiskt illustreras i figuren. Dessutom är varje enhet l ansluten till online servern 3 via internet. Online servern är anordnad att uppdatera, underhålla 20 25 30 och hantera varje enhet l via ett virtuellt privat nätverk, till exempel ett vpn nätverk eller något annat känt nätverksprotokoll. Servern fungerar sedan som en brygga mellan varje fotoenhet l och tillverkningsenheterna 4. Tillverkningsenheterna 4 tar emot alla 3D skanningarna från online servern 3 för tillverkning av det individuellt utformade objektet ifråga. Enligt uppfinningen är fotostudioenheten anordnad att skicka all information för framställning av tandrestaurationen (ld, 3D fil, parametrar etc) till onlineservern då en tillverkningsorder görs. Onlineservern 3 är anordnad att registrera all datainformation och sända informationen till tillverkningsmaskinerna 4. Arrangemanget kan också inkludera fakturering, spårning av order och statusinformation.

Som visas i figurerna 2 och 3 utgörs fotoenheten l av ett lådliknande hus 6 med en locköppning 7 till enhetens insida. Fotoenheten innefattar ett vitt LED belysningssystem 8 för belysning av det objekt som skall skannas så att det får en jämn belysning och skuggor väsentligen elimineras. Som visas i figurerna innefattar det vita LED belysningssystemet 8 ett antal individuella LED ljuskällor. Belysningssystemet är datorstött från kontrollanordningen 2 för inställning och modulering av ljuset. Fotoenheten innefattar också organ för temperaturkontroll etc, varvid dessa organ är integrerade i det lådliknande huset. Istället för ett vitt LED belysningssystem så kan systemet också arbeta med olika färger och/eller bakgrund.

Fotoenheten l innefattar vidare en datorstyrd inbyggd digitalkamera 9 med lins eller objektiv.

Linsen är vald att maximera storleken på objektet i bild och därmed maximera 3D upplösningen. Objektet placeras framför kameran 9, centreras på den optiska axeln l0 (se ?gur 4), på ett vridbart stöd/underlag l l anordnat att roteras medelst en stegmotor. En bild tas av objektet varje x grader och belysningssystemet 8 är alltid på under skanningen. x kan vara så litet som l.8 grader och upp till 40 grader beroende på det objekt som skall skannas och önskad noggrannhet. För skanning av dentala objekt är x företrädesvis mindre än 20 grader.

Alla bilder används för en passiv 3D rekonstruktion, inget strukturerat ljus eller laser används i processen. En magnetisk kontakt eller hållare kan med fördel användas för att hålla objektet på plats på underlaget under skanningen.

Lämplig mjukvara är anordnad att automatiskt synkronisera rörelsen hos stödet/underlaget l l med kameratagningen så att ett förutbestämt antal bilder tas per varv. 20 25 30 Storleken på det lådliknande huset kan vara omkring l00 mm3 för en typisk Skanning av dentala objekt, men skalan kan naturligtvisjusteras beroende på storleken på det objekt som skall skannas. Huset 6 är utfört i ett solitt höljesmaterial, såsom aluminium eller annat varaktigt och robust material. Huset är utrustat med en port för datorkort (wifi, USB, Ethernet), och strömförsörjning (extern AC/DC 220V/l l0 V input, l9V output).

De enskilda delarna hos fotoenheten l, såsom kamera, belysningssystem, stegmotor och vridbart stöd/underlags arrangemang, datoranslutningar etc kan väljas av en fackman inom området och beskrivs därför inte närmare här.

Figur 4 är en vy ovanifrån av fotoenheten l som visar placeringen I2 av det objekt som skall skannas. Objektet är placerat framför kameran, centrerat på den optiska axeln lO. Det vita LED ljuset 8 är indikerat med pilar i figuren.

Figur 5 är en vy framifrån av fotoenheten l som visar placeringen av LED belysningssystemet 8 och kameran.

Figur 6 är en schematisk perspektivvy av fotoenheten som visar placeringen av ett dentalt objekt 13 som skall skannas. Det dentala objektet 13 är placerat framför kameran 9 och centrerat på den optiska axeln l0 ( se figur 4), på det vridbara stödet/underlaget. En bild tas av objektet varje x grader och i FIG. 7 visas ett exempel på skärmdump av det skannade dentala objektet.

Som ett exempel på föreliggande uppfinning kan följande steg i ett förfarande användas for framställning av en dental restauration eller annat individuellt utformat objekt.

En modell av den dentala restaurationen skapas in-vivo på en patient av tandläkaren.

Modellen placeras framför kameran 9, centrerad på den optiska axeln l0, i fotoenheten l för bildtagning. Den fotografiska processen startas och styrs av kontrollanordningen 2. Så snart modellen har skannats så erhålls en 3D grafisk representation av modellen. Eventuell ytterligare restorativ design kan då utföras av tandläkaren på kontrollanordningens display.

När en order är klar skickar fotoenheten informationen för tillverkning till online servern 3.

Informationen kan innefatta ld, 3D fil, parametrar etc. Online servern registrerar all datainforination och sänder den vidare till en fräsbearbetande maskin 4 for framställning av 20 25 30 den dentala produkten. Den bearbetande maskinen 4 tar emot hela 3D skannings informationen från online servern 3 och framställer den dentala restaurationen eller annat individuellt utformat objekt. Sedan skickar den det fardigtillverkade objektet till kunden/tandläkaren.

Tillverkningsenheterna 4 kan utgöras av ett externt beläget maskin center eller av en intern maskin i tandläkarmottagningen. Maskinen i sig själv kan utgöras av en konventionell CAD/CAM fräsmaskin för dentalt bruk eller en 3D skrivare eller liknande och beskrivs inte närmare här.

Upp?nningen är inte begränsad till ovanstående exempel utan kan varieras inom ramen for nedanstående patentkrav.

Claims (11)

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. l. Arrangemang för tillverkning av individuellt utformade objekt, till exempel dentala restaurationer såsom tandproteser, broar, kronor, s.k. caps, inlays och onlays, implantat, distanser eller andra dentala produkter, varvid arrangemanget innefattar en anordning för skanning av en modell av en tandrestaurering eller annat individuellt utformat objekt, kontrollanordning (2) för skannem, online server (3) samt tillverkningsenheter (4), och varvid skanningen utförs av en fristående datoriserad fotoenhet (1) för att ta en serie bilder för att fånga den tredimensionella ytan hos objektet for att ge en passiv 3D-återgivning av objektet, och där varje fotoenhet (1) har ett eget wi?-nätverk (5) och kontrolleras av någon form av ansluten anordning såsom mobiltelefon, tablet, dator, klockarmbandsenhet, lntemet browser eller liknande anordning (2), och varvid varje enhet (1) är ansluten till en online server (3) för att uppdatera, underhålla och hantera enheten, och där varje enhet är anordnad att sända all information för tillverkning av tandrestaureringen eller annat individuellt utformat objekt (Id, 3D fil, parametrar etc) till onlineservem (3) när tillverkningsordem är klar, k ä n n e t e c k n a d a v att fotoenheten (1) för att ta fotogra?ema utgöres av ett lådliknande hus (6) med ett vridbart stöd/underlag för objektet som ska fotograferas, en datorstyrd inbyggd digitalkamera (9) och ett belysningssystem (8) för att belysa objektet som ska fotograferas så att en bild tas av objektet varje x grader, där x är mindre än 20 grader.

2. Arrangemang enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at a v att varje enhet (1) är ansluten till onlineservem (3) via Internet och att onlineservem (3) är anordnad att uppdatera, underhålla och hantera varje enhet (1) via ett virtuellt privat nätverk, till exempel ett vpn nätverk, registrera all data och skicka datainformationen till aktuell tillverkningsenhet (4).

3. Arrangemang enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n at a v att det innefattar organ för fakturering för en tillverkningsorder.

4. Arrangemang enligt patentkrav 2, k å n n e t e c k n at a v att det innefattar organ för spåming och statusinforrnation av en tillverkningsorder. 10 15 20 25 30

5. Arrangemang enligt patenkrav 1, kännetecknat av att belysningssystemet (8) för att belysa objektet som ska fotograferas är anordnat att avge en jämn belysning och väsentligen eliminera skuggningar.

6. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at a v att belysningssystemet (8) innefattar ett ?ertal individuella LED ljuskällor.

7. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at a v att belysningssystemet (8) är datorstött från kontrollanordningen (2) för inställning och modulering av ljuset.

8. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at a v att det vridbara stödet/underlaget (1 l) är anordnat att roteras medelst en stegmotor.

9. Arrangemang enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n at a v att rörelsen hos det vridbara stödet/underlaget (l 1) är automatiskt synkroniserad med kamerans bildtagning medelst lämplig mjukvara så att ett förutbestämt antal bilder tas per varv.

10. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n at a v att alla de enskilda delarna i fotoenheten (1), såsom kamera (9), belysningssystem (8), stegmotor och vridanordning och temperaturkontrollorgan etc, är integrerade i det lådliknande huset (6) hos fotoenheten (1 ).

11. ll. Metod för tillverkning av individuellt utformade objekt, till exempel dentala restaurationer såsom tandproteser, broar, kronor, s.k. caps, inlays och onlays, implantat, distanser eller andra dentala produkter innefattande följ ande steg: - skanning av en modell av en tandrestaurering eller annat individuellt utformat objekt medelst en fristående datoriserad fotoenhet (1) för att ta en serie bilder för att fånga den tredimensionella ytan hos objektet för att ge en passiv 3D-återgivning av objektet, och varvid fotoenheten (1) utgöres av ett lådliknande hus (6) med ett vridbart stöd/underlag för objektet som ska fotograferas, en datorstyrd inbyggd digitalkamera (9) och ett belysningssystem (8) för att belysa objektet som ska fotograferas så att en bild tas av objektet varje x grader, där x är mindre än 20 grader, 10 - kontroll av de fristående fotoenhetema från någon form av ansluten anordning såsom mobiltelefon, tablet, dator, klockarmbandsenhet, Intemet browser eller liknande, - uppdatering, underhåll och hantering av varje enskild enhet med hjälp av en onlineserver, och - skicka all infonnation för tillverkning av tandrestaurationen eller annat individuellt objekt (Id, 3D ?l, parametrar etc) från onlineservem till tillverkningsenhetema när en tillverkningsorder är klar.