發(fā)布時間：2017-08-17 14:16

  本文關鍵詞：正畸弓絲的三維數(shù)學模型及彎制算法研究

  更多相關文章： 三維建模 Bezier曲線 控制點規(guī)劃 上位機控制系統(tǒng) 口腔正畸弓絲

【摘要】：隨著生活水平的不斷提高,人們對健康和美提出了更高的要求。健康、整齊的牙齒不僅能給人留下深刻又美好的印象,更能提高咀嚼的能力、維持消化系統(tǒng)的健康。大多數(shù)的矯正弓絲是由醫(yī)生憑經驗手工彎制而成,效率低、勞動強度大且精度差是其主要的缺點,而利用機器人替代醫(yī)生完成枯燥的彎制工作對提高效率與精度等大有裨益。本文立足于臨床實際需求,基于口腔牙頜結構,建立正畸弓絲三維數(shù)學建模方法,結合正畸弓絲彎制機器人的結構特點,對弓絲彎制的算法進行研究,以提高彎制的精度與效率。提出了正畸弓絲三維數(shù)學建模的方法�；诠z與托槽之間的結構關系,建立牙位標識和牙弓曲線標識,以確定模型構建時所需關鍵參數(shù);比較常見的幾種曲線構造方式及特點,構建了基于Bezier空間曲線的正畸弓絲模型的數(shù)學表達式和控制點的選取方案;借助MATLAB研發(fā)出基于Bezier曲線的牙位曲線生成系統(tǒng),依據(jù)該系統(tǒng)進行三維數(shù)學建模顯示及驗證。建立了正畸弓絲的彎制算法。以手工彎制弓絲的工藝為基礎,并對現(xiàn)有的正畸弓絲彎制機器人運動及彎制方式進行分析,對彎制算法中弓絲成形方法的選用、彎制成形控制節(jié)點及節(jié)點處曲線角度進行了規(guī)劃方法的構建。搭建了正畸弓絲彎制機器人控制系統(tǒng)。通過幾種常見軟件開發(fā)工具的分析及對比,確定應用Lab VIEW開發(fā)的基于PMAC卡的正畸弓絲彎制機器人上位機系統(tǒng),通過Ethernet網口向PMAC多軸運動控制卡發(fā)送動作指令以完成所指定的正畸弓絲彎制等任務。以一例患者的口腔參數(shù)為例,采用國產不銹鋼方弓絲在所開發(fā)的控制系統(tǒng)中進行彎制實驗;對所得實驗結果進行測量及與理想數(shù)據(jù)的對比,分析得到誤差的來源并提出了減小誤差的方案。本文通過正畸弓絲三維數(shù)學模型及彎制算法的理論和實驗研究,為快速準確地建立弓絲三維模型提供了科學依據(jù)。通過開發(fā)的控制系統(tǒng),機器人能夠精準、高效的完成弓絲的彎制等任務,極大提高了弓絲的成形質量,降低了醫(yī)生的勞動強度,推動了口腔正畸學領域的發(fā)展,為患者造福。
【關鍵詞】：三維建模 Bezier曲線 控制點規(guī)劃 上位機控制系統(tǒng) 口腔正畸弓絲
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R783.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景及意義10-12
• 1.2 正畸弓絲的三維數(shù)學模型國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 正畸弓絲的彎制算法國內外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 課題來源與本文主要研究內容16-18
• 1.4.1 課題來源16
• 1.4.2 本文主要研究內容16-18
• 第2章 正畸弓絲三維數(shù)學建模18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 正畸弓絲模型標識的建立18-20
• 2.2.1 牙位標識的建立18-19
• 2.2.2 牙弓曲線標識的建立19-20
• 2.3 弓絲曲線部分數(shù)學模型的建立20-26
• 2.3.1 曲線模型的選擇20-22
• 2.3.2 曲線表達式的建立22-23
• 2.3.3 曲線控制點的選取23-25
• 2.3.4 控制點選取方案的比較25-26
• 2.4 正畸弓絲三維數(shù)學建模顯示26-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 正畸弓絲彎制算法研究29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 弓絲彎制機器人彎制方式分析29-31
• 3.2.1 弓絲彎制機器人結構簡介29-30
• 3.2.2 弓絲彎制機器人運動分析30
• 3.2.3 弓絲彎制成形原理分析30-31
• 3.3 弓絲彎制算法的研究31-39
• 3.3.1 弓絲曲線成形方式的選用31-33
• 3.3.2 彎制成形控制節(jié)點規(guī)劃33-34
• 3.3.3 控制節(jié)點的角度規(guī)劃34-38
• 3.3.4 弓絲彎制過程的規(guī)劃38-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 控制系統(tǒng)軟件設計40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 軟件開發(fā)工具的選擇40-42
• 4.3 控制系統(tǒng)軟件的總體設計42
• 4.4 控制系統(tǒng)軟件的功能模塊設計42-52
• 4.4.1 用戶界面的設計42-45
• 4.4.2 數(shù)據(jù)運算模塊的建立45
• 4.4.3 三維模型顯示模塊的設計45-46
• 4.4.4 以太網通信模塊的設計46-51
• 4.4.5 彎制控制模塊的設計51-52
• 4.5 本章小結52-53
• 第5章 弓絲彎制實驗及結果分析53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 弓絲彎制實驗平臺的組成53-54
• 5.3 正畸弓絲彎制實驗54-59
• 5.3.1 實驗前的準備54-55
• 5.3.2 實驗用例的選定55-58
• 5.3.3 正畸弓絲彎制實驗58-59
• 5.4 實驗結果及誤差分析59-61
• 5.4.1 實驗結果測量59-60
• 5.4.2 實驗結果誤差分析60-61
• 5.5 本章小結61-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文69-70
• 致謝70

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本文編號：689443