專利名稱：尤其在牙齒治療領(lǐng)域里檢測物體表面輪廓的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1所述的用于尤其是在牙齒治療領(lǐng)域 里檢測物體表面輪廓的裝置。
背景技術(shù)：
表面輪廓的檢測還用于測定表面粗糙度或者材料成型的程度和形 式。在許多情況下，物體相互指向的輪廓也具有重要意義，在牙齒治療 領(lǐng)域里，這些位于上顎骨和下顎骨里的牙齒的位置關(guān)系就是這樣。由DE 197 09 050 Al已知一種用于形象地多彩地4全測空間物體的裝 置，它具有平臺掃描儀，在此裝置中使用了附加光學(xué)裝置。用這附加光 學(xué)裝置可以使物體到掃描儀的距離放大，因此空間物體可以在足夠的間 距下被置于可旋轉(zhuǎn)的物體支架上。通過可旋轉(zhuǎn)的物體支架，在不同的視 向上可以對物體進行數(shù)字化檢測。適合的軟件接著產(chǎn)生物體表面的三維 數(shù)據(jù)組。這樣的解決方案適合于檢測多彩的空間物體，然而不可能立即精確 地測定物體其下進行檢測的不同轉(zhuǎn)角，因此至少難于將單個圖形足夠準(zhǔn) 確地組合成總圖。另外在DE 198 19 992 Al里介紹了 一種借助于光學(xué)掃描儀用來產(chǎn)生 三維圖像的裝置，以及一種用于三維物體檢測的方法。在這種方法中， 時間上緊隨著地和/或同時地在或多個記錄模塊里對物體進行檢測，之后 將檢測到的數(shù)據(jù)存儲并通過計算處理成空間模型。由于必須精確地測定物體至光學(xué)掃描裝置的相對位置，因此實現(xiàn)這 種解決方案是很費事的，尤其是當(dāng)所涉及的物體必須時間錯開地在不同 的位置上由掃描裝置進行檢測的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是，相對于所涉及的物體，能夠用比較簡單的手段對 物體上的表面輪廓進行檢測和分析處理。按照本發(fā)明，此項任務(wù)在按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于檢測物體表面輪廓的裝置中完成物體或者其與外部輪廓相一致的成模 體由吸收能量的材料制成；在所述物體的背離于能量源的 一 側(cè)設(shè)置有 傳感器，用于檢測從物體里穿出的能量的強度；并且設(shè)置有用于檢測 在物體里被吸收的能量的能量差值模塊以及參考單元，在該參考單元 中給出物體或成模體吸收的能量與層厚之間的函數(shù)關(guān)系，該層厚基本 垂直于能量進入到物體或者成模體里的入射面，從而由進入到物體里 的能量強度根據(jù)從物體里穿出的剩余能量而在能量差值模塊里檢測 出在物體里被吸收的能量，并與在能量穿過物體或成模體時的能量強 度減小相關(guān)地在參考單元里求出所述層厚，以便通過將該層厚作為相 對于能量進入到物體或者成模體里的入射面的高度信息而給出相關(guān) 的表面4侖廓.采用本發(fā)明，就可以有效地和高精確地根據(jù)在物體中、在物體的模 型中或者在物體或模型的成模體中所吸收的能量而檢測表面輪廓。在本發(fā)明的 一種優(yōu)選的實施方式中，物體的表面區(qū)域具有 一種確定 的幾何形狀，它可以構(gòu)造成平面或球缺(Kalotte)，并且優(yōu)選設(shè)置在能 量進入到物體的入射側(cè)面。物體或者其成模體可以由多個節(jié)段構(gòu)成，并可以分解成這些節(jié)段， 其中適宜地在物體或成模體的至少一個節(jié)段上設(shè)定確定的幾何形狀，如 平面或球缺。在本發(fā)明的方案中，能量源是一種電磁輻射源，它發(fā)射確定波長范 圍或預(yù)定的波長。對于能量源來說也可以是指一種聲源。為了提供參照值，適宜的是，為物體和其成模體配有材料組成和材 料構(gòu)造一致的相對于能量入射面具有不同厚度的檢驗體。另外所述裝置可以具有固定機構(gòu)，用于使物體或者其成模體定位在 對于能量輸入適合的位置上。固定機構(gòu)優(yōu)選相對于傳感器處于確定的位 置關(guān)系，該傳感器用來檢測從物體或者其成模體里穿出的能量。另外還可以使物體或者其成模體被具有確定傳輸參數(shù)的介質(zhì)包圍 住，用于控制確定的能量輸入和在物體或者成模體里可再現(xiàn)的能量吸收 特性。所述裝置首先在牙齒治療領(lǐng)域里獲得應(yīng)用。它尤其是應(yīng)用于檢測、 顯示、存檔、記錄和/或分析顎骨模型或牙齒模型、顎骨成模體或牙齒成模體、咬牙記錄、咬牙關(guān)系記錄或顎骨關(guān)系記錄和/或牙齒標(biāo)本(Prae-paration)。在本發(fā)明的另一方案中，物體在制模設(shè)備里進行制模，該制模設(shè)備 具有至少一個平的、優(yōu)選由透明材料制成的區(qū)域，并且可以構(gòu)造成制模 勺(Abformloeffel)或制模板(Abformplatte )。制模設(shè)備適宜地由多個相互處于確定位置上的、可拆開地接合的部 件組成。可以為制模設(shè)備的部件配有成模體的節(jié)段。因此， 一方面，可以通 過在成模體的單個或多個節(jié)段里的能量吸收來檢測物體的表面輪廓，作為在成模體里所給出的負輪廓(Negativkontur)。另一方面，通過將能量輸入到制模設(shè)備的至少一個部件里并輸入到 附屬的、優(yōu)選與制模設(shè)備的有關(guān)部件相連接的成模體的節(jié)段里，并檢測 出總能量吸收，也可以檢測出成模體的負輪廓。其中適宜的是，用于制模設(shè)備和成模體的材料在其能量傳輸特性方 面相互一致。


以下根據(jù)實施例借助附圖對本發(fā)明進行詳細說明。附圖所示為 圖1用于檢測牙齒治療物體的表面輪廓的裝置示意圖； 圖2埋入在制模物質(zhì)里的牙齒治療物體； 圖3用于給上顎骨制模的制模設(shè)備；圖4用圖3所示制模設(shè)備生產(chǎn)的上顎骨成模體，它由多個節(jié)段組成。
具體實施方式
圖1示意示出一個能量源1，它在向著牙齒模型2的方向發(fā)射出具 有一定波長的光，該牙齒模型由一種吸收能量的半透明的材料制成。牙齒模型2被一種介質(zhì)3例如凝膠或者硅油包裹，用來使光射入?yún)?數(shù)例如折射率適應(yīng)于所選的材料和牙齒模型2的光學(xué)性能，并且該牙齒 模型在朝向能量源1的那一側(cè)面具有平的光入射面4。由能量源1出發(fā)的光線基本垂直地如箭頭5所示的那樣射到牙齒模 型2的光入射面4上，在存在能量損失的情況下穿過該牙齒模型，并且由 一個位于牙齒模型2背離于能量源1那 一側(cè)面的傳感器6檢測。傳感器6平面地垂直于圖面延伸，并在二維的柵格里具有許多傳感 器元件7,它們配有與基本平行延伸的牙齒模型2的光入射面4相應(yīng)大 小的表面區(qū)域。由這些如此配屬于光入射面4的傳感器元件7,分別檢 測光線從牙齒模型2里穿過之后的剩余能量。在能量差值模塊8里，根據(jù)從能量源1出發(fā)的并進入到牙齒模型2 里的能量以及從牙齒模型2里穿出的、被傳感器元件7檢測到的剩余能 量，來確定在牙齒模型2里被吸收的能量。根據(jù)記錄在參考單元9里的、在牙齒模型2里被吸收的能量和牙齒 模型2的厚度之間的函數(shù)關(guān)系，針對相應(yīng)的傳感器元件7生成高度信 息。結(jié)合傳感器元件7相對光入射面4的對應(yīng)表面區(qū)域的已知布置，虛 擬地檢測出牙齒模型2的表面輪廓10。如果沒有為光線設(shè)置合適的光入射面4，或者就所要描繪的輪廓而 言沒有提供合適的光入射面，那么就可能如圖2所示那樣，將牙齒模型 2布置在一個長方體狀或者正方體狀的空心體11里，該空心體具有平的 或者其他走向的側(cè)面12。在牙齒模型2和空心體11的側(cè)面12之間的中 間空間裝有制模材料，因此所產(chǎn)生的成模體13既反映出牙齒模型2的 表面又復(fù)制出空心體11的內(nèi)壁?？招捏w11內(nèi)壁的成型部分因此就確定 了成模體13的光入射面4。為了檢測牙齒模型2的表面輪廓10,成模體13分成節(jié)段14和15, 其中分離面適宜地用中間層16或者薄膜來實現(xiàn)。由成模體13的節(jié)段14和15，借助于所述用來檢測表面輪廓的裝 置，求出牙齒模型2的負輪廓。牙齒模型2的表面輪廓10然后可以借助與應(yīng)用情況相關(guān)的節(jié)段的 負輪廓通過使用已知的軟件來確定。為了檢測多個牙齒和顎骨部位的表面輪廓10,使用制模勺17作為 類似空心體的制模設(shè)備。按圖3所示，用于給上顎骨制模的制模勺17 由一個平的勺底18和平的壁體元件19組成，其邊緣區(qū)域20按照人體 構(gòu)造狀況成型。勺底18和壁體元件19由透明材料制成，并且相互連接 且可以拆開，因此勺底18以及壁體元件19分別單獨地設(shè)置有制模材 料，用來制造負成模體，并且針對牙齒治療物體的所要檢測的表面輪廓 10，可以相互獨立地進4亍分析。另外，圖4示出了一種在圖3所示制模勺17里制成的上顎骨牙齒 的成模體13。成模體13通過一直伸至勺底18的分界面21分成節(jié)段， 其中分界面21既布置在牙齒的成模體13的部位里，也徑向向外取向地 這樣延伸，從而使所產(chǎn)生的節(jié)段22單獨地或者以希望的組合而用于確 定負表面輪廓。因為制模勺17構(gòu)造成多個部分，因此也可以將成模物質(zhì)13的節(jié)段 22分別連接有壁體元件19地分開，并檢測相關(guān)的部分成模體的負表面 輪廓。
權(quán)利要求
1.用于檢測物體表面輪廓的裝置，尤其是在牙齒治療領(lǐng)域里用于生成虛擬的三維模型，所述裝置具有能量源，其對準(zhǔn)物體表面進行能量輸出，以使能量進入到物體中，其特征在于，所述物體(2)或者其與外部輪廓相一致的成模體(13)由吸收能量的材料制成；在所述物體(2)的背離于能量源(1)的側(cè)面設(shè)置有傳感器(6)，用于檢測從物體(2)里穿出的能量的強度；并且設(shè)置有參考單元(9)和用于檢測在物體(2)里被吸收的能量的能量差值模塊(8)，在該參考單元中給出被物體(2)或成模體(13)吸收的能量與層厚之間的函數(shù)關(guān)系，該層厚基本垂直于能量進入到物體(2)或者成模體(13)里的入射面(4)，從而由進入到物體(2)里的能量強度根據(jù)從物體(2)里穿出的剩余能量而在能量差值模塊(8)里檢測出在物體(2)里被吸收的能量，并與在能量穿過物體(2)或成模體(13)時的能量強度的減小相關(guān)地在參考單元(9)里求出所述層厚，以便通過將該層厚作為相對于能量進入到物體(2)或者成模體(13)里的入射面(4)的高度信息而給出相關(guān)的表面輪廓(10)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 所述物體(2)的表面區(qū)域(4)具有確定的幾何形狀。
3. 按照權(quán)利要求2所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 所述物體(2)的表面區(qū)域的確定的幾何形狀構(gòu)造成平面(4)或球缺。
4. 按照權(quán)利要求2或3所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述物體(2)的表面區(qū)域(4)的確定的幾何形狀設(shè)置在能量進入 到物體(2)中的入射側(cè)面。
5. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 所述物體(2)或者其成模體(13)由節(jié)段(14, 15)構(gòu)成，并可以拆 分成這些節(jié)段。
6. 按照權(quán)利要求5所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 在所述物體(2)或者成模體(13)的至少一個節(jié)段(14， 15)上設(shè)置 有確定的幾何形狀，如平面(4， 21)或者球缺。
7. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 所述能量源(1)是電磁輻射源，它發(fā)射確定的波長范圍或者預(yù)定的波 長。
8. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 所述能量源(1)是指聲源。
9. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于， 為所述物體(2)或者其成模體(13)配有檢驗體，該檢驗體具有一致 的材料組成和材料構(gòu)造，相對于能量入射面具有不同厚度。
10. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述裝置具有固定機構(gòu)，用于將物體(2)或者其成模體(13)定 位到對于能量輸入適合的位置上。
11. 按照權(quán)利要求10所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述固定機構(gòu)相對傳感器(6)處于確定的位置關(guān)系，該傳感器用 于檢測從物體(2)或者其成模體(13)里穿出的能量。
12. 按照權(quán)利要求10或11所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特 征在于，所述物體或者其成模體被具有確定傳輸參數(shù)的介質(zhì)(3)包圍 住，用于控制確定的能量輸入和在物體(2)或者成模體(13)里可再 現(xiàn)的能量吸收特性。
13. 按照權(quán)利要求1所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述裝置應(yīng)用在牙齒治療領(lǐng)域里。
14. 按照權(quán)利要求13所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述裝置應(yīng)用于檢測、顯示、存檔、記錄和/或分析顎骨模型或牙齒 模型、顎骨成模體或牙齒成模體、咬牙記錄、咬牙關(guān)系記錄或顎骨關(guān)系 i己錄和/或牙齒標(biāo)本。
15. 按照權(quán)利要求13或14所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特 征在于，所述物體(2)在制模設(shè)備(17)里進行制模，該制模設(shè)備具 有至少一個平的區(qū)域(18, 19)。
16. 按照權(quán)利要求15所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述制模設(shè)備構(gòu)造成制模勺(17)或制模板。
17. 按照權(quán)利要求15所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述平的區(qū)域(18, 19)由透明的材料制成。
18. 按照權(quán)利要求15所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在 于，所述制模設(shè)備(17)由多個相互處于確定位置上的可拆卸地連接的 部件(18, 19)組成。
19. 按照權(quán)利要求18所述的用于檢測表面輪廓的裝置，其特征在于，所述成模體(13)的節(jié)段(14， 15， 22)配屬于制模設(shè)備(17)的 部件(18， 19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測物體表面輪廓的裝置，尤其是在牙齒治療領(lǐng)域里用于生成虛擬的三維模型，該裝置具有能量源，其對準(zhǔn)物體表面進行能量輸出，以使能量進入到物體中。按照本發(fā)明，在所述物體(2)的背離于能量源(1)的一側(cè)設(shè)置有傳感器(6)，用于檢測從物體(2)里穿出的能量的強度。在能量差值模塊(8)里求得的物體吸收的能量在參考單元(9)中歸于物體(2)的層厚，以便通過將該層厚作為相對于能量進入到物體(2)里的入射面(4)的高度信息而給出相關(guān)的表面輪廓(10)。
文檔編號G01B11/24GK101288605SQ20071016945
公開日2008年10月22日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月19日
發(fā)明者B·科爾達, M·布什 申請人:赫羅伊斯庫爾澤有限公司