一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備的製作方法

2023-05-02 07:59:11

一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，包括光路調整模塊、牙模定位模塊和視覺測量模塊，其中，所述視覺測量模塊用於對牙頜模型進行光掃描測量，其設置在所述光路調整模塊並可通過該光路調整模塊對所述視覺測量模塊的光路進行調整，所述牙頜模型設置在所述牙模定位模塊上，並通過該牙模定位模塊進行定位和調整，從而以配合所述視覺測量模塊實現對該牙頜模型的三維掃描測量。該設備的支撐系統剛度高，工作過程穩定，抗幹擾性強；光路調節範圍大，操作簡便；牙模固定可調整力度，靈活實用；牙模位置調整實現自動化，精確快捷。
【專利說明】一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器視覺領域，具體涉及一種牙頜醫學三維自動化測量設備。
【背景技術】
[0002]牙頜形態的觀察與測量分析涉及口腔醫學多個領域，直接關係到口腔疾病的診斷、治療方案設計以及對療效的評價。在以往的研究與臨床醫療中，所採用卡尺、角度尺等簡單測量工具，故測量內容和能力受限，難以對牙頜模型表面複雜的三維幾何形態做出全面、精確的定量描述與分析。國外在上世紀70年代開始將數位化口腔CAD/CAM技術引入口腔修復體的設計與製作中來，已有較多的理論與實踐。我國現在也有部分學者在研究這個領域，但仍未有成熟產品，既有的相關設備也有諸多待改進的地方。
[0003]現有的牙齒三維光學測量設備存在以下問題:(I)光路相對固定，高度角度調節範圍有限或調節較為繁瑣；(2)光路多採用懸臂結構支撐，測量系統剛性不夠好，難以保持系統定標後長時間有效，且易受外界幹擾；(3)測量完整的牙模需要從多個角度獲取點雲數據進行拼合，現有設備多採用手動調節，效率和精度都不高。
實用新型內容
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，可通過簡明的機械結構實現光路的快速調整，過程的穩定操作以及點雲的完整精確獲取，從而以得到牙齒整體三維模型。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，用於對牙頜模型進行三維掃描測量，以獲得牙齒三維模型，其特徵在於，該設備包括光路調整模塊、牙模定位模塊和視覺測量模塊，其中，所述視覺測量模塊用於對牙頜模型進行光掃描測量，其設置在所述光路調整模塊上並可通過該光路調整模塊對所述視覺測量模塊的光路進行調整，所述牙頜模型設置在所述牙模定位模塊上，並通過該牙模定位模塊進行定位和調整，從而以配合所述視覺測量模塊實現對該牙頜模型的三維掃描測量。
[0006]作為本實用新型的改進，所述的光路調整模塊包括豎直平面位置調整機構和設置在該豎直平面位置調整機構上的角度調整結構，其中，所述豎直平面位置調整機構實現視覺測量模塊在豎直平面上兩個自由度的調整，所述角度調整機構可實現其角度調整，從而通過二者共同實現視覺測量模塊光路的調整。
[0007]作為本實用新型的改進，所述豎直平面位置調整機構包括底座，設置在該底座上的豎直調整結構和設置在所述豎直調整結構上的水平調整結構，其中，
[0008]所述豎直調整結構包括豎直導向軸,導向軸支座,支柱固定夾,其中導向軸支座與底座聯接，豎直導向軸插入導向軸支座內，並通過內置定位銷固定，支柱固定夾通過豎直通孔與豎直導向軸配合，可在豎直方向大範圍移動，確定位置後通過鎖緊螺釘抱死滑動副，實現摩擦鎖緊；
[0009]所述水平調整結構包括橫梁和導向軸支座，其中，所述支柱固定夾通過其上的橫向通孔與所述橫梁配合，使得所述橫梁可在水平方向移動，所述導向軸支座通過其上的水平通孔與該橫梁配合，使得該導向軸支座可在水平方向移動。
[0010]作為本實用新型的改進，所述角度調整結構主要包括底平板、微型投影儀調整結構和工業相機調整結構，其中，所述底平板與導向軸支座連接，從而將豎直平面位置調整單元與角度調整單元連接起來；
[0011]所述微型投影儀調整結構包括投影儀轉接板、第一雙頭螺柱、第一螺母、第一螺釘和螺母，其中，所述雙頭螺柱一端連接底平板，中間光杆部分作為短軸出過投影儀轉接板並與其構成轉動副，另一端通過第一螺母擰緊限定軸向運動，該投影儀轉接板可繞雙頭螺柱中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動投影儀轉接板另一側開設的圓弧槽上的第二螺母，使之與固定在底平板上的螺釘旋合，從而壓緊固定投影儀轉接板；
[0012]所述工業相機調整結構包括相機轉接板、第二雙頭螺柱、第三螺母、第二螺釘和第四螺母，其中，所述第二雙頭螺柱一端連接底平板，中間光杆部分作為短軸與相機轉接板構成轉動副，另一端通過第三螺母擰緊限定軸向運動，該相機轉接板可繞雙頭螺柱中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動所述壓緊相機轉接板一側開設的圓弧槽上的第四螺母，使之與固定在底平板上的第二螺釘旋合，從而壓緊固定所述相機轉接板。
[0013]作為本實用新型的改進，所述視覺測量模塊包括工業相機和投影儀，其分別設置在所述工業相機調整結構和微型投影儀調整結構上，用於實現結構光柵投影和圖像採集。
[0014]作為本實用新型的改進，所述牙模定位模塊包括牙模固定單元和牙模位置調節單元，牙模固定單元用於將待測牙模固定在旋轉臺上，牙模位置調節單元用於改變旋轉臺位置，從而調整牙模姿態。
[0015]作為本實用新型的改進，所述牙模固定單元包括旋轉臺、滑塊夾具和彈性橡膠壓塊，其中，滑塊夾具與彈性橡膠壓塊間通過膠水粘合，放置好牙模後，滑塊夾具可通過旋轉臺上開的直槽調節位置，直至彈性橡膠壓塊對牙模的彈性壓力可以固定牙模，然後擰動螺釘壓緊旋轉臺，使之固定。
[0016]作為本實用新型的改進，所述牙模位置調節單元包括翻轉調節結構和水平旋轉調節結構，其中，翻轉調節結構上的連接板通過螺釘連接水平旋轉調節結構中的上支板，在連接板與上支板間設置有肋板，該肋板通過螺釘連接上支板，通過螺釘連接連接板，翻轉調節結構和水平旋轉調節結構共同完成旋轉臺的兩自由度旋轉。
[0017]作為本實用新型的改進，所述翻轉調節結構包括動力部分，傳動部分，支撐部分和連接部分，其中，所述動力部分包括翻轉步進電機，所述傳動部分包括聯軸器、連接短軸、導向軸支座和固定在該導向軸支座上的連接板，所述支撐部分包括電機固定板、定位帶座軸承、上壓板、支承板和支承底板，所述支承底板通過螺釘與光路調整模塊中的底座連接，所述支承板一端固定在該支承底板上，所述支承板另一端通過螺釘固定有上壓板，所述翻轉步進電機通過聯軸器將扭矩傳遞給被所述定位帶座軸承支承的連接短軸，進而帶動導向軸支座及連接板的旋轉，從而帶動固定在該連接板上的旋轉臺旋轉，實現翻轉調節。
[0018]作為本實用新型的改進，所述水平旋轉調節結構包括動力單元，傳動單元，支撐單元和連接單元，其中，所述動力單元包括水平步進電機，傳動單元包括聯軸器、連接短軸和上平託，旋轉臺通過螺釘與上平託固連，支撐單元包括電機接臺和上支板，所述電機接臺一端通過螺釘與步進電機連接，另一端通過螺釘連接翻轉調節機構上的上支板，水平步進電機通過聯軸器將扭矩傳遞給連接短軸，進而帶動上平託及旋轉臺的旋轉，從而實現旋轉臺的水平旋轉調節。
[0019]本實用新型中，所述豎直平面位置調整單元利用水平導向軸與豎直導向軸和導向軸支座或支柱固定夾通孔間的配合，實現水平與豎直方向上的滑動，實現位置調整，位置確定後，再擰動鎖緊螺釘，使之固定。
[0020]本實用新型中，所述角度調整單元由微型投影儀調整結構和工業相機調整結構組成。
[0021]本實用新型中，所述微型投影儀調整結構通過投影儀轉接板一側的通孔實現繞短軸旋轉調整角度，位置確定後，再擰動螺釘壓緊投影儀轉接板另一側的圓弧槽，使之固定。
[0022]本實用新型中，所述工業相機調整結構通過相機轉接板一側的通孔實現繞短軸旋轉調整角度，位置確定後，再擰動螺釘壓緊相機轉接板另一側的圓弧槽，使之固定。
[0023]本實用新型中，所述視覺測量模塊由微型投影儀、工業相機和夾具組成。其中微型投影儀通過Z形側支板上下兩平面將自身固定在投影儀轉接板上，工業相機利用螺釘將自身鎖緊固定在相機轉接板上。
[0024]本實用新型的裝置以光柵投影為基礎，通過非接觸拍照式測量技術，快速獲得高精度牙頜模型三維點雲數據，通過圖像拼合技術，最後生成牙齒整體三維模型，作為後續處理的基礎與參考。本實用新型與現有技術相比，具有以下的有益效果:
[0025]I)通過採用精密導向軸與軸支座、橫梁組成龍門結構，同時將視覺測量模塊中的投影儀與相機所在的底平板通過支座連接到橫梁上，形成具有較強剛度的支架支撐系統，定標結果可以長時間保持穩定，且不易受外界影響；
[0026]2)通過調整豎直和水平方向的支座位置可以實現測量光路在豎直平面內兩自由度的大範圍移動，通過旋轉投影儀及相機轉接板，改變相對底平板的位置，可以小範圍調整拍攝角度，使光路調整更簡便；
[0027]3)牙模固定單元中，滑塊夾具可實現對不同形狀及大小的牙模進行靈活夾持，且其上粘合的彈性橡膠壓塊可調整夾緊力度，更具有實際意義；
[0028]4)牙模位置調整單元中，通過自動控制模塊，實現旋轉平臺的兩自由度旋轉，更加精確快捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型牙頜模型測量裝置具體實施例的立體組合圖；
[0030]圖2a是本實用新型牙頜模型測量裝置中光路調整模塊的整體立體組合圖；
[0031]圖2b是本實用新型牙頜模型測量裝置中光路調整模塊中豎直平面位置調整單元的立體組合圖；
[0032]圖2c是本實用新型牙頜模型測量裝置中光路調整模塊中角度調整單元的立體組合圖；
[0033]圖3a是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊的整體立體組合圖；
[0034]圖3b是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模固定單元的立體組合圖；
[0035]圖3c是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模位置調節單元的立體組合圖；
[0036]圖3d是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模位置調節單元中翻轉調節結構的立體組合圖；
[0037]圖3e是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模位置調節單元中翻轉調節結構的立體分解圖；
[0038]圖3f是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模位置調節單元中水平旋轉調節結構的立體組合圖；
[0039]圖3g是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊中牙模位置調節單元中水平旋轉調節結構的立體分解圖；
[0040]圖4是本實用新型牙頜模型測量裝置中視覺測量模塊中微型投影儀及夾具的立體組合圖；
[0041]圖5是本實用新型牙頜模型測量裝置中視覺測量模塊中工業相機及夾具的立體分解圖。
[0042]圖6是本實用新型牙頜模型測量裝置中自動控制模塊的原理圖。
【具體實施方式】
[0043]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0044]圖1是本實用新型牙頜模型測量裝置具體實施例的立體組合圖。
[0045]如圖1中所示，本實用新型實施例的牙頜模型測量裝置主要包括光路調整模塊
11、牙模定位模塊12、自動控制模塊13和視覺測量模塊14。其中，自動控制模塊13由電源、可編程邏輯控制器PLC、驅動器、步進電機和PC端控制界面組成；光路調整模塊11由支架與微型投影儀調整單元、工業相機調整單元組成；視覺測量模塊14由微型投影儀、工業相機和夾具組成。
[0046]視覺測量模塊14所在的底平板22可在豎直平面內大範圍移動，實現大範圍光路調整；轉接板21具有轉動的自由度，可實現光路局部調整；自動控制模塊13中的電機工作，使牙模定位模塊12中的旋轉臺31具有兩個自由度的旋轉。整個牙模定位模塊置於視覺測量模塊之下，牙模姿態調整好後，視覺測量模塊與牙模的相對位置固定了，可以開始結構光掃描測量。
[0047]圖2a是圖1中光路調整模塊11的整體立體組合圖。如圖2a所示，光路調整模塊11主要包括豎直平面位置調整機構(圖2b)和角度調整結構(圖2c)。豎直平面位置調整機構實現視覺測量模塊在豎直平面內兩個自由度的大範圍調整，角度調整結構實現局部的角度調整，二者共同完成光路的調整。
[0048]圖2b是本實用新型牙頜模型測量裝置中圖1中的光路調整模塊11中豎直平面位置調整單元的立體組合圖。如圖2b所示，光路調整模塊中的豎直平面位置調整機構包括底座201，豎直調整結構和水平調整結構。其中底座201是整個系統的基礎，用來支撐或放置其他三個模塊。豎直調整結構包括豎直導向軸202，導向軸支座203，支柱固定夾204組成。導向軸支座203通過內六角螺釘207與底座201聯接，豎直導向軸202插入導向軸支座203內，並通過內置定位銷固定，支柱固定夾204通過豎直通孔與豎直導向軸202配合，可在豎直方向大範圍移動，確定位置後通過鎖緊螺釘208抱死滑動副，實現摩擦鎖緊。
[0049]水平調整結構包括橫梁205，支柱固定夾204、導向軸支座206。水平調整有兩種方法:其一，支柱固定夾204通過橫向通孔與橫梁205配合,可在水平方向的大範圍移動，調好位置後通過鎖緊螺釘209抱死，實現摩擦鎖緊；其二，導向軸支座206通過橫向通孔與橫梁205配合，可在水平方向的大範圍移動，調好位置後通過鎖緊螺釘210抱死，實現摩擦鎖緊。
[0050]圖2c是本實用新型牙頜模型測量裝置中光路調整模塊中角度調整單元的立體組合圖。如圖2c所示，角度調整結構主要包括底平板211、微型投影儀調整結構和工業相機調整結構。其中，底平板211通過盤頭內六角螺釘與導向軸支座206連接，從而將豎直平面位置調整單元與角度調整單元連接起來。微型投影儀調整結構主要包括投影儀轉接板219、雙頭螺柱218、螺母222、螺釘221和螺母220組成。其中，雙頭螺柱218 —端連接底平板211，中間作為短軸與投影儀轉接板219構成轉動副，另一端通過螺母222擰緊限定軸向運動。投影儀轉接板219可繞雙頭螺柱218中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動螺母220與固定在底平板211上的螺釘221旋合，壓緊投影儀轉接板219另一側的圓弧槽，使之固定。工業相機調整結構主要包括相機轉接板216、雙頭螺柱217、螺母213、螺釘215和螺母214組成。其中，雙頭螺柱217 —端連接底平板211，中間作為短軸與相機轉接板216構成轉動副，另一端通過螺母213擰緊限定軸向運動。相機轉接板216可繞雙頭螺柱217中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動螺母214與固定在底平板211上的螺釘215旋合，壓緊相機轉接板216另一側的圓弧槽，使之固定。
[0051]圖3a是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊12的整體立體組合圖。如圖3a所示，牙模定位模塊12包括牙模固定單元(圖3b)和牙模位置調節單元(圖3c)。牙模固定單元用於將待測牙模固定在旋轉臺上，牙模位置調節單元用於改變旋轉臺位置，從而調整牙模姿態。
[0052]圖3b是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊12中牙模固定單元的立體組合圖。如圖3b所示，牙模固定單元主要包括旋轉臺301、滑塊夾具302、螺釘303和彈性橡膠壓塊304。其中，滑塊夾具302與彈性橡膠壓塊304間通過膠水粘合。放置好牙模後，滑塊夾具302可通過旋轉臺301上開的直槽調節位置，直至彈性橡膠壓塊對牙模的彈性壓力可以固定牙模，然後擰動螺釘303壓緊旋轉臺301，使之固定。
[0053]圖3c是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊12中牙模位置調節單元的立體組合圖。如圖3c所示牙模位置調節單元主要包括翻轉調節結構(圖3d)和水平旋轉調節結構(圖3f)，翻轉調節結構上的連接板305通過螺釘310連接水平旋轉調節結構中的上支板306，為保證結構的穩定性，在連接板305與上支板306間加一肋板307，肋板307通過螺釘308連接上支板306，通過螺釘309連接連接板305。翻轉調節結構和水平旋轉調節結構共同完成旋轉臺301的兩自由度旋轉。
[0054]圖3e是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊12中牙模位置調節單元中翻轉調節結構的立體分解圖。如圖3e所示，翻轉調節結構主要包括動力部分，傳動部分，支撐部分和連接部分。動力部分為自動控制模塊中的步進電機325 ;傳動部分包括聯軸器313、連接短軸315、導向軸支座316和連接板305 ;支撐部分包括電機固定板312、定位帶座軸承314、上壓板322、支承板324和支承底板320 ;前三部分再通過連接部分連接起來形成一個整體。其中，支承底板320通過螺釘321與光路調整模塊11中的底座201連接，再通過螺釘319將支承板324固定上來，支承板324通過螺釘323在其上固定上壓板322，至此構成傳動部分的底部支撐結構。步進電機325工作將通過聯軸器313將扭矩傳遞給被定位帶座軸承314支承的連接短軸315，進而帶動導向軸支座316的旋轉，而導向軸支座316又通過螺釘317固連連接板305，使其旋轉，從而實現旋轉臺301的翻轉調節。
[0055]圖3g是本實用新型牙頜模型測量裝置中牙模定位模塊12中牙模位置調節單元中水平旋轉調節結構的立體分解圖。如圖3g所示，水平旋轉調節結構主要包括動力部分，傳動部分，支撐部分和連接部分。動力部分為自動控制模塊中的步進電機326 ;傳動部分包括聯軸器329、連接短軸332和上平託330 ;支撐部分包括電機接臺328和上支板306 ;前三部分再通過連接部分連接起來形成一個整體。其中，電機接臺328通過螺釘334連接步進電機326，通過螺釘333連接上支板306，從而將電機固定在系統中。步進電機326工作將通過聯軸器329將扭矩傳遞給連接短軸332，進而帶動上平託330的旋轉，而上平託330又通過螺釘331固連旋轉臺301，從而實現旋轉臺301的水平旋轉調節。
[0056]圖4是本實用新型牙頜模型測量裝置中視覺測量模塊14中微型投影儀及夾具的立體組合圖。如圖4所示，微型投影儀401通過兩對長Z形側支板403和短Z形側支板402上下兩平面將自身固定在投影儀轉接板219上。而長Z形側支板403通過螺釘404連接在投影儀轉接板219上，短Z形側支板402通過螺釘405連接在投影儀轉接板219上。
[0057]圖5是本實用新型牙頜模型測量裝置中視覺測量模塊14中工業相機及夾具的立體分解圖。如圖5所示，工業相機501利用螺釘502將自身鎖緊固定在相機轉接板216上。
[0058]圖6是本實用新型牙頜模型測量裝置中自動控制模塊的原理圖。如圖6所示，PC端通過界面操作，發給可編程邏輯控制器PLC (已有電源供電)命令，通過驅動器控制步進電機旋轉一定角度，實現牙模空間位置姿態調整。
[0059]在使用本實用新型的牙頜模型測量裝置時，工作人員第一步先通過光路調整模塊11確定視覺測量模塊14在整個系統中的位置，包括底平板22在豎直平面的位置和微型投影儀401與工業相機501的角度，並要在之後的操作中保持不變。第二步進行系統標定:在旋轉臺301上固定棋盤標定板，通過自動控制模塊13改變旋轉臺301的空間位置，優選採用張正友基於自由平面的標定法，對多幅不共面的棋盤格標定靶進行圖像採集，最終建立考慮鏡頭畸變的攝像機模型及投影儀模型，並確定了攝像機坐標系，投影儀坐標系，世界坐標系三者之間的關係。第三步進行正式的牙頜模型操作:先將待測牙模固定在旋轉臺301上完成牙模定位，然後微型投影儀401實現結構光柵投影，工業相機501進行圖像採集，將數據傳入PC,通過Microsoft Visual Studio調用OpenCV庫函數生成點雲文件,用Geomagic Studio打開獲得牙模三維點雲模型,並在此基礎上進行牙齒參數測量,完成目標功能。
[0060]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，用於對牙頜模型進行三維掃描測量，以獲得牙齒三維模型，其特徵在於，該設備包括光路調整模塊(11)、牙模定位模塊(12)和視覺測量模塊(14)，其中，所述視覺測量模塊(14)用於對牙頜模型進行光掃描測量，其設置在所述光路調整模塊(11)上並可通過該光路調整模塊(11)對所述視覺測量模塊(14)的光路進行調整，所述牙頜模型設置在所述牙模定位模塊(12)上，並通過該牙模定位模塊(12)進行定位和調整，從而以配合所述視覺測量模塊(14)實現對該牙頜模型的三維掃描測量。
2.根據權利要求1所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述的光路調整模塊(11)包括豎直平面位置調整機構和設置在該豎直平面位置調整機構上的角度調整結構，其中，所述豎直平面位置調整機構實現視覺測量模塊(14)在豎直平面上兩個自由度的調整，所述角度調整機構可實現其角度調整，從而通過二者共同實現視覺測量模塊(14)光路的調整。
3.根據權利要求2所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述豎直平面位置調整機構包括底座(201)，設置在該底座(201)上的豎直調整結構和設置在所述豎直調整結構上的水平調整結構,其中， 所述豎直調整結構包括豎直導向軸(202)，導向軸支座(203)，支柱固定夾(204)，其中導向軸支座(203)與底座(201)聯接，豎直導向軸(202)插入導向軸支座(203)內，並通過內置定位銷固定，支柱固定夾(204)通過豎直通孔與豎直導向軸(202)配合,可在豎直方向大範圍移動，確定位置後通過鎖緊螺釘(208)抱死滑動副，實現摩擦鎖緊； 所述水平調整結構包括橫梁(205)和導向軸支座(206)，其中，所述支柱固定夾(204)通過其上的橫向通孔與所述橫梁(205 )配合，使得所述橫梁(205 )可在水平方向移動，所述導向軸支座(206 )通過其上的水平通孔與該橫梁(205 )配合，使得該導向軸支座(205 )可在水平方向移動。
4.根據權利要求3所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述角度調整結構主要包括底平板(211)、微型投影儀調整結構和工業相機調整結構，其中，所述底平板(211)與導向軸支座(206)連接，從而將豎直平面位置調整單元與角度調整單元連接起來； 所述微型投影儀調整結構包括投影儀轉接板(219)、第一雙頭螺柱(218)、第一螺母(222)、第一螺釘(221)和螺母(220)，其中，所述雙頭螺柱(218) —端連接底平板(211)，中間光杆部分作為短軸出過投影儀轉接板(219)並與其構成轉動副，另一端通過第一螺母(222)擰緊限定軸向運動，該投影儀轉接板(219)可繞雙頭螺柱(218)中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動投影儀轉接板(219)另一側開設的圓弧槽上的第二螺母(220)，使之與固定在底平板(211)上的螺釘(221)旋合，從而壓緊固定投影儀轉接板(219)； 所述工業相機調整結構包括相機轉接板(216)、第二雙頭螺柱(217)、第三螺母(213)、第二螺釘(215)和第四螺母(214)，其中，所述第二雙頭螺柱217 —端連接底平板(211)，中間光杆部分作為短軸與相機轉接板216構成轉動副，另一端通過第三螺母(213)擰緊限定軸向運動，該相機轉接板(216)可繞雙頭螺柱(217)中間光杆部分旋轉實現角度調節，位置確定後，擰動所述壓緊相機轉接板(216)另一側開設的圓弧槽上的第四螺母(214)，使之與固定在底平板(211)上的第二螺釘(215)旋合，從而壓緊固定所述相機轉接板(216)。
5.根據權利要求4所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述視覺測量模塊(14)包括工業相機和投影儀，其分別設置在所述工業相機調整結構和微型投影儀調整結構上，用於實現結構光柵投影和圖像採集。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述牙模定位模塊(12)包括牙模固定單元和牙模位置調節單元，牙模固定單元用於將待測牙模固定在旋轉臺上，牙模位置調節單元用於改變旋轉臺位置，從而調整牙模姿態。
7.根據權利要求6所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述牙模固定單元包括旋轉臺(301)、滑塊夾具(302)和彈性橡膠壓塊(304)，其中，滑塊夾具(302)與彈性橡膠壓塊(304)間通過膠水粘合，放置好牙模後，滑塊夾具(302)可通過旋轉臺(301)上開的直槽調節位置，直至彈性橡膠壓塊(304)對牙模的彈性壓力可以固定牙模，然後擰動螺釘壓緊旋轉臺(301)，使之固定。
8.根據權利要求7所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述牙模位置調節單元包括翻轉調節結構和水平旋轉調節結構，其中，翻轉調節結構上的連接板(305)通過螺釘連接水平旋轉調節結構中的上支板(306 )，在連接板(305 )與上支板(306 )間設置有肋板(307 )，該肋板(307 )通過螺釘連接上支板(306 )，通過螺釘連接連接板(305 )，翻轉調節結構和水平旋轉調節結構共同完成旋轉臺(301)的兩自由度旋轉。
9.根據權利要求8所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述翻轉調節結構包括動力部分，傳動部分，支撐部分和連接部分，其中，所述動力部分包括翻轉步進電機(325)，所述傳動部分包括聯軸器(313)、連接短軸(315)、導向軸支座(316)和固定在該導向軸支座(316)上 的連接板(305)，所述支撐部分包括電機固定板(312)、定位帶座軸承(314 )、上壓板(322 )、支承板(324 )和支承底板(320 )，所述支承底板(320 )通過螺釘與光路調整模塊(11)中的底座(201)連接，所述支承板(324 ) —端固定在該支承底板(320 )上，所述支承板(324 )另一端通過螺釘固定有上壓板(322 )，所述翻轉步進電機(325 )通過聯軸器(313 )將扭矩傳遞給被所述定位帶座軸承(314 )支承的連接短軸(315 )，進而帶動導向軸支座(316)及連接板(305)的旋轉，從而帶動固定在該連接板(305)上的旋轉臺(301)旋轉，實現翻轉調節。
10.根據權利要求8或9所述的非接觸式牙頜醫學三維自動化測量設備，其中，所述水平旋轉調節結構包括動力單元，傳動單元，支撐單元和連接單元，其中，所述動力單元包括水平步進電機(326)，傳動單元包括聯軸器(329)、連接短軸(332)和上平託(330)，旋轉臺(301)通過螺釘(331)與上平託(330 )固連，支撐單元包括電機接臺(328 )和上支板(306 )，所述電機接臺(328 ) —端通過螺釘(334 )與步進電機(326 )連接，另一端通過螺釘(333 )連接翻轉調節機構上的上支板(306 )，水平步進電機(326 )通過聯軸器(329 )將扭矩傳遞給連接短軸(332)，進而帶動上平託(330)及旋轉臺(301)的旋轉，從而實現旋轉臺(301)的水平旋轉調節。
【文檔編號】G01B11/24GK203732042SQ201420113637
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】尹周平, 段培虎, 陳奕君, 張兆坤, 胡凱, 李茂源, 馬東, 韓克平, 朱欽淼, 朱曉輝, 鄭世嬌, 潘衛進, 梅爽, 曾文娟 申請人:華中科技大學