[發明專利]牙科根尖片虛擬教學系統及虛擬根尖片的獲取方法

在審

• 申請號: 202210031048.3
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114708752A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫衛斌;廖倬逸;曹汛;張藝迪
• 申請（專利權）人: 南京九陣維醫療科技有限公司
• 主分類號: G09B5/02
• 分類號: G09B5/02;G09B23/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 闞夢詩

1.一種牙科根尖片虛擬教學系統，其特征在于，包括工作站和牙片機，其中，

所述牙片機包括安裝板、立柱、頭部固定裝置、五軸機械臂、球管和座椅，所述立柱設置在所述安裝板上方，所述頭部固定裝置和所述座椅分別固定安裝于所述立柱的上下位置，所述五軸機械臂包括五個關節模組和五個連桿，所述五軸機械臂的兩端分別連接所述立柱的頂部和所述球管；

所述工作站與所述牙片機通信連接，以使所述牙片機通過所述球管對牙列模型中的標準牙進行定位，產生所述標準牙在虛擬平面的虛擬投影圖像數據，并將所述虛擬投影圖像數據發送到所述工作站進行渲染，得到所述牙列模型對應的虛擬根尖片。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述五軸機械臂包括：

第一關節模組，設置在所述立柱與第一連桿之間；

第二關節模組，設置在所述第一連桿和第二連桿之間；

第三關節模組，設置在所述第二連桿和第三連桿之間；

第四關節模組，設置在所述第三連桿和第四連桿之間；

第五關節模組，設置在所述第四連桿和第五連桿之間，所述第五連桿連接所述球管；

其中，每個所述關節模組內包含一多圈絕對值編碼器，配置為獲取對應所述關節模組的轉動圈數。

3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：可編程邏輯控制器PLC和交換機，依次設置在所述牙片機和所述工作站之間，其中，每個所述關節模組的轉動圈數通過所述PLC發送到所述交換機，然后通過所述交換機發送到所述工作站，所述工作站根據每個所述關節模組的轉動圈數、每個所述關節模組的長度、每個所述連桿的長度以及所述牙列模型在世界坐標系下的坐標，確定所述牙列模型在球管坐標系下的坐標以及所述世界坐標系與所述球管坐標系之間的旋轉矩陣，進而渲染得到對應的所述虛擬根尖片。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述牙片機還包括：

腳輪，安裝在所述安裝板的下方。

5.一種虛擬根尖片的獲取方法，其特征在于，包括：

獲取牙列模型不同角度的初始渲染圖像；

通過牙片機的球管拍攝所述牙列模型在預設位置的圖像，其中，所述牙片機包括五軸機械臂，所述五軸機械臂包括五個關節模組和五個連桿，所述五軸機械臂的端部連接所述球管；

根據每個所述關節模組的轉動圈數、每個所述關節模組的長度、每個所述連桿的長度以及所述牙列模型在世界坐標系下的坐標，確定所述牙列模型在球管坐標系下的坐標以及所述世界坐標系與所述球管坐標系之間的旋轉矩陣；

根據所述牙列模型在球管坐標系下的坐標、所述世界坐標系與所述球管坐標系之間的旋轉矩陣、球管的空間姿態和歐拉角，結合所述牙列模型的初始渲染圖像，得到所述牙列模型對應的虛擬根尖片。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據每個所述關節模組的轉動圈數、每個所述關節模組的長度、每個所述連桿的長度以及所述牙列模型在世界坐標系下的坐標，確定所述牙列模型在球管坐標系下的坐標以及所述世界坐標系與所述球管坐標系之間的旋轉矩陣，包括：

根據每個所述關節模組的轉動圈數確定每個所述關節模組的轉動角度；

通過機械臂DH坐標系和變換矩陣確定所述牙列模型在球管坐標系下的坐標以及所述世界坐標系與所述球管坐標系之間的旋轉矩陣。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在得到所述牙列模型對應的虛擬根尖片之后，所述方法還包括：

確定真實X光片和所述虛擬根尖片之間是否存在偏差，其中，所述真實X光片為使用X光機拍攝的所述牙列模型的X光片，所述X光機在拍攝所述真實X光片時，與所述牙片機在拍攝所述虛擬根尖片時的所述牙列模型的放置位置和球管角度保持一致；

在確定存在偏差時，根據所述真實X光片和所述虛擬根尖片的偏差調整所述牙列模型的放置位置和所述球管角度。