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专利号: 2020104855019
申请人: 哈尔滨理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种正畸弓丝弯制规划等半径圆域划分半径确定方法,其特征在于:所述方法的具体实现过程为:

步骤一、等半径确定圆域划分数据导入及正畸弓丝曲线转换:根据患者有i个弯制点的正畸弓丝曲线,计算并输入正畸弓丝曲线弯制点信息集T={t1,t2,t3,...,ti},ti=(xi,yi,zi)′为每个正畸弓丝曲线弯制点的坐标,在每个弯制点ti上机器人执行不同的弯制运动,每一个正畸弓丝曲线弯制点ti均对应一个弯制点机器人弯制信息单元ri,输入弯制点的机器人弯制信息集为R={r1,r2,r3,...,ri},ri=(xi,yi,zi,αi)′表示机器人在弯制该弯制点时的弯制点坐标及弯制角度,αi为机器人作用在弯制点ti上的弯制角度;

将个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集中各弯制点的坐标ti=(xi,yi,zi)′中的zi赋值为0,即令zi=0,获得正畸弓丝曲线转换平面正畸弓丝曲线T′;

步骤二、计算等半径确定圆域初始试划分个数:按照 预先计算正畸弓丝曲线上所有i个弯制点的弯制点角距比,其中第j个弯制点的弯制点角距比规定 Ej是对第j个弯制点弯制复杂程度的量化描述,αj为作用在弯制点tj处的弯制角度, 表示作用在弯制点tj处弯制距离,即弯制点tj‑1与tj之间曲线段的长度,由于第一个弯制点t1无需弯制,规定弯制点t1的弯制点角距比E1=0,按照预先计算正畸弓丝曲线上所有i个弯制点的单位圆域弯制点密度,其中第j个弯制2

点的单位圆域弯制点密度规定 单位为个/mm , 是对正畸弓丝曲线上第j个弯制点在单位圆域a0内密集程度的量化描述,公式中的数值1表示单位圆域中的唯一一个弯制点,lj表示弯制点tj与其距离最近的弯制点之间的直线距离,单位圆域a0表示以正畸弓丝曲线上任意一个弯制点tj为圆心、以lj为半径的仅包含一个弯制点tj的圆域,j的取值范围为1≤j≤i,按照∑E=E1+E2+...+Ei,对完成预先计算的i个弯制点角距比进行累加求和,其中∑E表示角距比累加和,按照 对完成预先计算的i个单位圆域弯制点密度0

累加求和,其中∑ρ表示单位圆域弯制点密度累加和;首次在平面正畸弓丝曲线上试划分n0

个等半径确定圆域,n的初始值为n=max{[i/Qmax],[∑E/(∑E)max],[∑ρ/ρmax]}+1,其中[i/Qmax]表示对式i/Qmax所计算结果的取整,Qmax表示在平面正畸弓丝曲线上将要划分的任意一个等半径确定圆域an内的圆域弯制点个数 所要求的上限值,Qmax=5,圆域弯制点个数 为半径为 的等半径确定圆域an内的弯制点个数,[∑E/(∑E)max]表示对式∑E/(∑E)max所计算结果的取整,(∑E)max表示在平面正畸弓丝曲线上将要划分的任意一个等半径确定圆域an内的圆域弯制点角距比和 所要求的上限值, 表示正畸弓丝曲线上第n个等半径确定圆域an内的 个弯制点的弯制点角距比之和,即对等半径确定圆域an所划分的 个弯制点整体弯制复杂程度的量化描述,当等半径确定圆域an内的弯制点分别为时,规定 q表示正畸弓丝曲线上在等0

半径确定圆域an之前生成的n‑1个圆域内所有弯制点的个数,即 [∑ρ/0

ρmax]表示对式∑ρ/ρmax所计算结果的取整,ρmax表示在平面正畸弓丝曲线上将要划分的任意一个等半径确定圆域an内的圆域弯制点密度 所要求的上限值,圆域弯制点密度 是圆域an内 个弯制点在半径为 的圆域内紧密程度的量化描述,规定 圆域弯制点2

密度 的单位为个/mm , 为平面正畸弓丝曲线上第n个等半径确定圆域an的半径值,以上0

提及的弯制点角距比E、单位圆域弯制点密度ρ、圆域弯制点个数 圆域弯制点角距比和圆域弯制点密度 五个参数统称为等半径确定圆域限制参数,跳转至步骤三;

步骤三、试划分等半径确定圆域:

在以第一个弯制点t1为起点、以最后一个弯制点ti为终点的平面正畸弓丝曲线段上选取n+1个点作为圆域形成点,首个圆域形成点为弯制点t1所在的点,末尾圆域形成点为弯制点ti所在的点,使得每个圆域形成点与相邻圆域形成点间连接所得的n条直线段长度都相等,规定水平向右的向量按顺时针方向扫过的n条直线段依次用 表示,且存在 其中 表示直线段 的长度,试划分等半径确定圆域以弯制点t1所在的圆域形成点为起始点进行,依次以 的中点作为圆心,以 作为半径生成n个等半径确定圆域,每个等半径确定圆域的边界线通过两个圆域形成点,相邻的两个等半径确定圆域的边界线相交于一个共用的圆域形成点,即第n‑1个等半径确定圆域an‑1右端的圆域形成点恰好是第n个等半径确定圆域an左端的圆域形成点,规定等半径确定圆域an的圆域边界线所截的平面正畸弓丝曲线段上所包含的弯制点被该圆域an所划分,当两个等半径确定圆域的边界线共用的圆域形成点所在的点恰好为正畸弓丝曲线上的一个弯制点,则规定该圆域形成点所在的弯制点被前一个等半径确定圆域所划分,假如第n‑1个等半径确定圆域an‑1与第n个等半径确定圆域an共用的圆域形成点所在的点恰好为弯制点tj,则弯制点tj被等半径确定圆域an‑1所划分,完成n个等半径确定圆域的试划分后,跳转至步骤四;

步骤四、寻找最佳试划分个数:

分别计算步骤三中生成的n个等半径确定圆域的圆域弯制点个数 得到圆域弯制点个数集 对圆域弯制点个数集Q中的n个圆域弯制点个数进行降序排列,取出其中最大的圆域弯制点个数,记为Qam,根据所要求的圆域弯制点个数上限值Qmax=5,判断是否存在Qam≤5,

具体为:

如果Qam≤5不成立,说明所生成的n个等半径确定圆域中存在不符合圆域弯制点个数上限值Qmax要求的圆域,可知此时n值不是最佳试划分个数,则需要通过改变圆域的个数,从而改变圆域半径的大小,进行重新试划分等半径确定圆域,令n=n+1,即下一次试划分等半径确定圆域时在此次划分个数的基础上增加一个,进而跳转至步骤三;

如果Qam≤5成立,说明所生成的n个等半径确定圆域都符合圆域弯制点个数上限值Qmax的要求,进而按照 计算步骤三中生成的n个等半径确定圆域的圆域弯制点密度 得到圆域弯制点密度集 对圆域弯制点密度集P中的n个圆域弯制点密度进行降序排列,取出其中最大的圆域弯制点密度,记为ρam,按照计算步骤三中生成的n个等半径确定圆域的圆域弯制点角距比和 得到圆域弯制点角距比和集 对圆域弯制点角距比和集M中的n个圆域弯制点角距比和进行降序排列,取出其中最大的圆域弯制点角距比和,记为(∑E)am,根据所要求的圆域弯制点密度上限值ρmax和圆域弯制点角距比和上限值(∑E)max,在Qam≤5成立的情况下判断是否存在ρam≤ρmax且(∑E)am≤(∑E)max,具体为:

如果ρam≤ρmax成立且(∑E)am≤(∑E)max成立,说明步骤三中所生成的n个等半径确定圆域都符合圆域弯制点密度上限值ρmax和圆域弯制点角距比和上限值(∑E)max的要求,即此时所有的等半径确定圆域均符合划分要求,可知此时n值恰好为最佳试划分个数,称n个等半径确定圆域a1、a2、…、an都为合理等半径圆域,跳转至步骤五;

如果ρam≤ρmax不成立或(∑E)am≤(∑E)max不成立,可知存在三种情况:ρam≤ρmax成立而(∑E)am≤(∑E)max不成立、ρam≤ρmax不成立而(∑E)am≤(∑E)max成立、ρam≤ρmax不成立且(∑E)am≤(∑E)max不成立,若三种情况中任何一种出现,则说明步骤三中所生成的n个等半径确定圆域存在不符合圆域弯制点密度上限值ρmax或圆域弯制点角距比和上限值(∑E)max要求的圆域,可知此时n值不是最佳试划分个数,则需要通过改变圆域的个数,从而改变圆域半径的大小,进行重新试划分等半径确定圆域,令n=n+1,即下一次试划分等半径确定圆域时在此次划分个数的基础上增加一个,进而跳转至步骤三;

步骤五、输出合理等半径圆域划分半径得到步骤四中输出的n个合理等半径圆域及n个长度相同的合理等半径圆域的划分半径,划分半径值依次为 令 则requal即为在正畸弓丝曲线上划分出n个合理等半径圆域的通用划分半径,输出合理等半径圆域划分半径requal,程序结束。