在傳統(tǒng)的口腔修復(fù)體制作過程中,幾乎每道工序都會(huì)涉及人工操作。因此,其義齒制作周期較長(zhǎng),精度也難以保證。自20世紀(jì)末以來(lái),CAD/CAM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)體的設(shè)計(jì)、加工和制作過程。CAD技術(shù)主要采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)輔助進(jìn)行修復(fù)體的設(shè)計(jì);而CAM則是先利用軟件計(jì)算生成數(shù)控代碼,再控制機(jī)床進(jìn)行修復(fù)體的成型加工。與傳統(tǒng)方法相比,數(shù)字化口腔修復(fù)CAD/CAM技術(shù)自動(dòng)化程度較高,在1小時(shí)內(nèi)即可獲得質(zhì)量較高的修復(fù)體。本課題主要研究口腔修復(fù)體數(shù)控加工過程中的刀具軌跡生成策略及其CAM算法功能實(shí)現(xiàn)的問題。主要目標(biāo)是為修復(fù)體粗加工、精加工過程生成光滑連續(xù)且加工效率較高的刀具軌跡。本文利用C++程序?qū)崿F(xiàn)所提出的刀軌生成算法,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)三角網(wǎng)格曲面模型幾何拓?fù)湫畔⒔�。為便于進(jìn)行后續(xù)的刀具軌跡規(guī)劃工作,選取半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)格曲面進(jìn)行拓?fù)渲亟?并去除冗余的頂點(diǎn)信息。針對(duì)網(wǎng)格曲面法矢、曲率不連續(xù)的情況,引入一種形狀面積權(quán)重法估算刀觸點(diǎn)處的法矢量。基于最小二乘原理對(duì)網(wǎng)格曲面進(jìn)行局部二次擬合,得到相關(guān)的微分幾何信息。(2)修復(fù)體加工刀具軌跡生成及其后處理。以磨牙冠修復(fù)體為研究對(duì)象,在粗加工刀具軌跡生成中,采用改進(jìn)的截平面法,并充分利用網(wǎng)格曲面的拓?fù)溧徲蛐畔?提高了刀具軌跡的求解效率。在精加工刀具軌跡生成中,基于調(diào)和映射理論,利用等參數(shù)環(huán)螺旋線法生成初始的單環(huán)螺旋軌跡,并通過等殘留高度法對(duì)其進(jìn)行迭代計(jì)算,最終生成了光滑連續(xù)且加工效率較高的等殘高復(fù)合螺旋刀具軌跡。同時(shí),在上述的刀軌生成過程中,都需要對(duì)初始生成的刀具軌跡進(jìn)行必要的自交、干涉及冗余后處理,以保證所生成的刀具軌跡具備良好的加工性能。(3)刀軌規(guī)劃軟件開發(fā)及加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在Qt開發(fā)環(huán)境下,完成了刀軌規(guī)劃軟件DentalCAM的主要功能模塊的開發(fā)工作。同時(shí),將本文刀軌生成算法與WorkNC軟件在計(jì)算時(shí)間、加工效率上進(jìn)行對(duì)比、分析,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文方法的可行性及有效性。結(jié)果表明本文中的刀軌生成方法能夠在保證加工表面質(zhì)量的前提下盡可能地提高加工效率,所得磨牙冠滿足口腔修復(fù)的臨床應(yīng)用需求。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG659;TH787.1
【部分圖文】：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高和醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用普及，理論上人們的口腔狀況應(yīng)該可以得到逐步改善。但是，由于生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變，普通民眾發(fā)生口腔疾病的可能性仍然較高。國(guó)家衛(wèi)計(jì)委于 2017 年 9 月公布了第四次全國(guó)口腔健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果。其中，12 歲以下兒童患齲齒的比例達(dá)到 34.5%，相比第三次調(diào)查提高約 8%，且農(nóng)村高于城市，情況不容樂觀。中年人檢出牙石和牙齦出血的比率仍然較高，口腔健康狀況有待提高。老年人口腔健康狀況在向好發(fā)展，65-74 歲老年人存留牙數(shù)為 22.5 顆，比十年前平均增加 1.5 顆，修復(fù)比例上升了 29.5%。不過整體上來(lái)看，與 2007 年第三次全國(guó)口腔健康調(diào)查結(jié)果相比，國(guó)民普遍更加重視口腔健康問題，并在日常的生活習(xí)慣上做出改變，但仍有較大的提升空間。而在口腔修復(fù)方面，隨著口腔醫(yī)療水平的逐步提高，這十年間，我國(guó)口腔修復(fù)的比率平均提高了35%。尤其是老年人牙齒缺損修復(fù)的比例提高到63.2%，全口無(wú)牙的比例下降了33.8%，可以說(shuō)義齒修復(fù)技術(shù)極大地改善了老年人群的口腔狀況。一般而言，用于牙體缺損的口腔修復(fù)體是指人造冠、嵌體和貼面（如圖 1-1 所示），制作完成的修復(fù)體要求能夠恢復(fù)缺損牙體原來(lái)的外觀、形貌和生理功能。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三維數(shù)字化模型重建。目前，普遍使用離散三角網(wǎng)格曲面來(lái)近似表達(dá)修復(fù)體的表面輪廓，其一般為 STL（stereo lithography）文件格式[3]。此外，也可以使用 Bezier 曲面和 NURBS 等參數(shù)曲面進(jìn)行表達(dá)，但后兩者在表示復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)時(shí)往往不夠充分，處理也較繁瑣，故較少采用。如圖 1-4 所示為上述數(shù)字化印模過程生成的 3 個(gè)數(shù)據(jù)模型，它們?cè)谥笠矊⒆鳛榭谇恍迯?fù)體CAD/CAM 系統(tǒng)的輸入文件。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文（德國(guó) Kavo 公司）及 E4D 系統(tǒng)（美國(guó) E4D 公司）等都是較為常見而成熟的系統(tǒng)。其中，應(yīng)用最多的、最成熟的成套椅旁數(shù)字化修復(fù)系統(tǒng)仍然是 CEREC 系統(tǒng)。CEREC 的 CAD 軟件部分可以自動(dòng)識(shí)別現(xiàn)有模型特征及其頸緣線，能為病患的不同牙齒形態(tài)構(gòu)建咬合面，并根據(jù)需要提供對(duì)標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)體模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)和自由曲面級(jí)別的變形操作。CEREC 的 CAM單元根據(jù)功能不同有所區(qū)別。CEREC-3 系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，機(jī)床使用兩支車針三維打磨并精修修復(fù)體，其末端分別為圓錐頭和平頭狀。CEREC-3 性價(jià)比較高，但通常僅限于對(duì)單顆口腔修復(fù)體的設(shè)計(jì)制作。CEREC-MC 系統(tǒng)（如圖 1-5 所示）則能夠完成單牙或橋體的制作，其配有四支車針，具備修復(fù)體多面同時(shí)加工和自動(dòng)換刀能力，系統(tǒng)功能更趨完善。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周純江;;基于誤差補(bǔ)償?shù)母咚俚葰埩舾叨鹊毒哕壽E的研究[J];機(jī)電工程技術(shù);2011年03期

2 唐學(xué)飛;賀煒;劉言松;;弧面分度凸輪加工刀具軌跡修正分析[J];煤礦機(jī)械;2008年11期

3 王華僑,李新洲,許建明;數(shù)控程序的高效設(shè)計(jì)及其刀具軌跡優(yōu)化[J];模具工業(yè);2004年06期

4 李方信,李翔龍,田大慶,殷國(guó)富;數(shù)控銑削加工中刀具軌跡的補(bǔ)償及計(jì)算[J];機(jī)床與液壓;2004年07期

5 王聚亮,趙葛霄;數(shù)控加工自動(dòng)編程中的刀具軌跡編輯[J];機(jī)床與液壓;2004年09期

6 盧鎮(zhèn)華;;數(shù)控鏤銑切削木材的研究(五)——尖部加工精度與典型刀具軌跡控制的關(guān)系——[J];木工機(jī)床;1991年03期

7 趙宗平;線接觸加工整體葉輪葉片的一種刀位算法及應(yīng)用[J];北京航空學(xué)院學(xué)報(bào);1988年03期

8 余梅笙;宋放之;;封面說(shuō)明[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;1989年03期

9 劉福君;姚平;袁哲俊;;CAD/CAM中任意曲線的擬合方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;1989年06期

10 蔡有杰;姜淑鳳;王世剛;陶貞鈞;;復(fù)雜曲面等殘留高度螺旋刀具軌跡生成方法的研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2017年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 周純江;;基于誤差補(bǔ)償?shù)母咚俚葰埩舾叨鹊毒哕壽E的研究[A];全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第九屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

2 陳緒兵;宋陽(yáng);陳漢新;;PDC鉆頭水道曲面的無(wú)碰撞刀具軌跡生成[A];節(jié)能減排 綠色制造 智能制造——低碳經(jīng)濟(jì)下高技術(shù)制造產(chǎn)業(yè)與智能制造發(fā)展論壇論文集[C];2010年

3 丁仕燕;干為民;徐家文;;基于Visual C++和Matlab的數(shù)控超聲磨削陶瓷型面刀具軌跡計(jì)算軟件研制[A];第13屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 徐幸花;竺長(zhǎng)安;呂達(dá)昱;程剛;李川奇;;CAM系統(tǒng)中高速加工的螺旋導(dǎo)入方式研究[A];面向制造業(yè)的自動(dòng)化與信息化技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)——2001年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第九屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

5 劉坤;謝元華;巴德純;;爪型轉(zhuǎn)子CAD/CAM的研究[A];2004’全國(guó)真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2004年

6 熊有倫;;數(shù)字化制造裝備的共性關(guān)鍵技術(shù)[A];高檔數(shù)控機(jī)床與制造工藝創(chuàng)新論壇論文集[C];2009年

7 莊海軍;周儒榮;衛(wèi)煒;周來(lái)水;;基于海量測(cè)量數(shù)據(jù)的三軸數(shù)控加工算法研究[A];面向制造業(yè)的自動(dòng)化與信息化技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)——2001年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨第九屆全國(guó)特種加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

8 唐曉初;張燕;牛家龍;;基于AutoCAD的圓柱面上非規(guī)則曲線三維建模方法[A];第十四屆全國(guó)圖學(xué)教育研討會(huì)暨第六屆制圖CAI課件演示交流會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 梁福生;面向Nurbs刀具軌跡的復(fù)雜曲面數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2018年

2 陳龍;自由曲面加工軌跡規(guī)劃方法及解釋器關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 李萬(wàn)軍;基于分形中Hilbert曲線的復(fù)雜曲面加工刀具軌跡規(guī)劃算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 陳英;模具高速銑削刀具軌跡規(guī)劃與工藝參數(shù)優(yōu)選技術(shù)的研究[D];吉林大學(xué);2012年

5 姬俊鋒;復(fù)雜整體葉輪數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

6 徐嘯峰;CACD和NC編程關(guān)鍵技術(shù)研究及其基于WEB的實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2002年

7 趙麗;復(fù)雜自由曲面數(shù)控規(guī)劃及其數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

8 陳文亮;基于Web的數(shù)控編程系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2001年

9 楊建中;復(fù)雜多曲面數(shù)控加工刀具軌跡生成方法研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 范立成;3D義齒磨削機(jī)器人系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 肖鑫;義齒數(shù)控加工刀具軌跡生成及其CAM實(shí)現(xiàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 錢乘;基于STL模型的復(fù)雜曲面加工刀具軌跡規(guī)劃方法研究[D];安徽工程大學(xué);2019年

3 王東;基于刀具軌跡運(yùn)動(dòng)的微凹槽加工工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 孫艷艷;基于參數(shù)弧長(zhǎng)化、G2橋接和質(zhì)量評(píng)估的刀具軌跡B樣條擬合方法[D];華中科技大學(xué);2017年

5 董帥;石材雕刻五軸數(shù)控加工刀具軌跡規(guī)劃研究[D];沈陽(yáng)建筑大學(xué);2017年

6 李建軍;復(fù)雜曲面加工刀具軌跡規(guī)劃技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2018年

7 郭肖;基于殘留高度控制的等截面軌跡生成算法[D];華中科技大學(xué);2016年

8 何志新;大型核電下封頭粗加工刀具軌跡規(guī)劃研究[D];燕山大學(xué);2017年

9 林金濤;高速銑削螺旋刀具軌跡規(guī)劃算法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

10 王猛;鈦合金型腔插銑刀具軌跡優(yōu)化方法研究[D];天津大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2834363