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专利号: 2022104052527
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:

1.一种基于空间平移子坐标系卦限判断的正畸弓丝评价方法,其特征在于:所述方法的具体实现过程为:步骤一、理论正畸弓丝曲线数据和实际正畸弓丝曲线数据导入:以右手定则建立o‑xyz三维正畸弓丝误差标定坐标系w,以正畸医师根据患者牙齿形态设计的具有n个弯制点的理论正畸弓丝曲线,在端点ps处以右手定则建立三维空间平移子坐标系w',三维空间平移子坐标系w'会跟随对不同弯制点的判断而进行相应的空间平移,当评价第i个实际正畸弓丝曲线弯制点时,三维空间平移子坐标系w'相应的在空间中平移到第i‑1个理论正畸弓丝曲线弯制点处,i的取值范围为1≤i≤n,当i‑1=0时,表明将空间平移子坐标系w'空间平移到理论正畸弓丝左端点ps处,从而对第1个实际正畸弓丝曲线弯制点进行判断;因为正畸弓丝端点无需弯制,所以端点不需要评价;计算并输入理论正畸弓T T T T T T T T T T T丝曲线弯制点信息集P′T={p′1,p′2,p′3,...,p′n},p′i=(x′i,y′i,z′i,α′i,β′i,γ′i)为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系w的位姿信T息,其中:x′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差标定坐标系w中的x轴T坐标,y′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差标定坐标系w中的y轴坐T T标,z′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差标定坐标系w中的z轴坐标,α′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空T间子坐标系w'原点o'的连线与x'轴方向的夹角,β′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间子坐标系w'原点o'的连线与y'轴方向的T夹角,γ′i为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间子坐标系w'原点o'的连线与z'轴方向的夹角;理论正畸弓丝曲线左端点为ps,理T论正畸弓丝曲线右端点为pf,ps和pf之间连线的中点为 o',对理论正畸弓丝曲线进行空间T变换:令点 o'与三维正畸弓丝误差标定坐标系w的原点o重合,理论正畸弓丝曲线左端点ps位于y轴负半轴,理论正畸弓丝曲线右端点pf位于y轴正半轴,且理论正畸弓丝曲线与x轴无交点;令该理论正畸弓丝曲线沿y轴正方向顺时针旋转,直至理论正畸弓丝曲线与x轴出现交点,将理论正畸弓丝曲线此时的位姿设定为在三维正畸弓丝误差标定坐标系中的位姿,T T T T计算并输入处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线弯制点信息集PT={ p1,p2,p3,...,pn}T T T T T T T,pi=(xi,yi,zi,αi,βi,γi)为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点相对T于三维正畸弓丝误差标定坐标系w和空间平移子坐标系w'的位姿信息,其中:xi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差标定坐标系w中的x轴坐标,Tyi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差标定坐标系wT中的y轴坐标,zi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在三维正畸弓丝误差T标定坐标系w中的z轴坐标;αi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与x'轴方向T的夹角,βi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓T丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与y'轴方向的夹角,γi为处于最终位姿下的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与z'轴方向的夹角;

以根据理论正畸弓丝曲线弯制出的具有n个弯制点的实际正畸弓丝曲线,计算并输入R R R R R R R R R实际正畸弓丝曲线弯制点信息集P′R={ p′1,p′2,p′3,...,p′n},p′i=(x′i,y′i,z′i,R Rα′i,β′i,γ′i)为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系w的R位置信息,其中:x′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标R系w的x轴坐标,y′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系Rw的y轴坐标,z′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系wR的z轴坐标;α′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个R弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与x'轴方向的夹角,β′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点Ro'的连线与y'轴方向的夹角,γ′i为实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与z'轴方向的夹角;实际正畸弓丝曲线左端点为p′s,实际正畸弓丝曲线右端点为p′f,p′s和p′f之间连线的中点为R Ro',对实际正畸弓丝曲线进行空间变换:令点o'与三维正畸弓丝误差标定坐标系w的原点o重合,实际实际弓丝曲线左端点p′s位于y轴负半轴,实际正畸弓丝曲线右端点p′f位于y轴正半轴,且实际正畸弓丝曲线与x轴无交点;令该实际正畸弓丝曲线沿y轴正方向顺时针旋转,直至实际正畸弓丝曲线与x轴出现交点;令该实际正畸弓丝曲线沿y轴正方向顺时针旋转,直至实际正畸弓丝与x轴出现交点,将实际正畸弓丝曲线此时的位姿设定为在三维正畸弓丝误差标定坐标系中的位姿,根据计算并输入设定后的实际正畸弓丝曲线弯制点信息集PRR R R R R R R R R R R={p1,p2,p3,...,pn},pi=(xi,yi,zi,αi,βi,γi)为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系w和空间平移子坐标系w'的位置R信息,其中:xi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于三维正畸弓丝误R差标定坐标系w中x轴坐标,yi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点相对于R三维正畸弓丝误差标定坐标系w中的y轴坐标,zi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第Ri个弯制点相对于三维正畸弓丝误差标定坐标系w的z轴坐标;αi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子R坐标系w'原点o'的连线与x'轴方向的夹角,βi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的R连线与x'轴方向的夹角,γi为处于最终位姿下的实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与空间平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点的空间平移子坐标系w'原点o'的连线与x'轴方向的夹角;

步骤二、初步评价弯制点偏距:

定义弯制点偏距,弯制点偏距是实际正畸弓丝曲线弯制点与其对应的理论正畸弓丝曲线弯制点之间的直线偏移距离,用符号d表示,规定第i个弯制点偏距为设弯制点偏距d的上限值为dmax;

a)初步评价弯制点偏距是否满足要求,判断di≤dmax是否成立,具体为:

若di≤dmax不成立,则评价结束,输出该实际正畸弓丝的弯制点偏距超出许可范围;

若di≤dmax成立,则判断i<n‑1是否成立,

具体为:

若i<n‑1成立,令i=i+1,跳转至步骤二a);

若i<n‑1不成立,跳转至步骤三;

步骤三、理论正畸弓丝曲线弯制点复杂度计算:

定义理论正畸弓丝弯制点的复杂度,用符号Cr表示,规定理论正畸弓丝曲线第i个弯制点的复杂度表示为 其中ηi和λi分别为理论正畸弓丝曲线第i个弯制点T T

的角距比值Ei和弯制点密度ρi对应弯制困难程度的影响因子,ηi+λi=1; 表示所有理论T正畸弓丝弯制点的平均角距比值,规定 Ei表示理论正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制点角距比,弯制点角距比是对单个弯制点的弯制复杂程度的量化描述,规定Tθi为作用在理论正畸弓丝曲线第i个弯制点处的弯制角度, 表示作用T T

在理论正畸弓丝曲线第i个弯制点处的弯制距离,即理论正畸弓丝曲线弯制点pi‑1与pi之T T间的曲线段的长度,对于理论正畸弓丝曲线弯制点p1, 表示弯制点 p1到理论正畸弓丝曲线左端点ps之间的曲线段长度, 表示所有理论正畸弓丝弯制点的平均弯制点密度,T规定 ρi表示理论正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制点密度,弯制点密度是对理论正畸弓丝曲线上单个弯制点与相邻弯制点间紧密程度的量化描述,规定 公式中的数值1表示仅包含1个弯制点, 表示理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与其距离最近的弯制点之间的直线距离,即 表示理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间的距离, 表示理论正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i+1个弯制点之间的距离,当i=1时,规定表示理论正畸弓丝曲线第1个弯制点与理论正畸弓丝曲线左端点ps之间的直线距离, 表示理论正畸弓丝曲线第1个弯制点与理论正畸弓丝曲线第2个弯制点之间的直线距离,当i=n时,规定 表示理论正畸弓丝曲线第n‑1个弯制点与理论正畸弓丝曲线第n个弯制点之间的直线距离, 表示理论正畸弓丝曲线第n个弯制点与理论正畸弓丝曲线右端点pf之间的直线距离;

步骤四、弯制偏差角度的设定与空间子坐标系在理论正畸弓丝曲线上的位置设置:在空间平移子坐标系w'中,设定实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间的弯制偏差角度为(δxi,δyi,δzi),其中δxi为沿x'轴方向实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间的角度差值,规定δxi的上限值为δxmax,规定实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间沿x'轴方向的R T弯制偏差角度δxi=|αi‑αi|;δyi为沿y'轴方向实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间的角度差值,规定δyi的上限值为δymax,规定实际正畸弓丝曲线第R Ti个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间沿y'轴方向的弯制偏差角度δyi=|βi‑βi|;δzi为沿z'轴方向实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点之间的角度差值,规定δzi的上限值为δzmax,规定实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝R T曲线第i个弯制点之间沿z'轴方向的弯制偏差角度δzi=|γi‑γi|;

步骤五、实际正畸弓丝曲线弯制点与理论正畸弓丝曲线弯制点在空间平移子坐标系的卦限分布判断:a)首先将空间平移子坐标系w'平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点处,判断实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在空间平移子坐标系w'中是否处于同一卦限;

具体为:

若实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在空间平移子坐标系w'中处于同一卦限,则跳转至步骤五b);

若实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在空间平移子坐标系w'中不处于同一卦限,则输出正畸弓丝曲线不符合所设定的要求;

b)判断实际正畸弓丝n个弯制点是否评估完毕:

判断i<n是否成立,

具体为:

若i<n成立,说明尚未评估完实际正畸弓丝n个弯制点,则令i=i+1,此时空间平移子坐标系w'平移到理论正畸弓丝曲线第i‑1个弯制点处,继续判断实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与其对应的理论正畸弓丝曲线第i个弯制点在空间平移子坐标系w'中是否处于同一卦限,跳转至步骤五a);

若i<n不成立,则实际正畸弓丝曲线n个弯制点已评估完毕,跳转至步骤六;

步骤六、判断弯制偏差角度是否符合要求:

设定弯制偏差角度不合格点集U,将弯制偏差角度判断不合格的实际正畸弓丝曲线弯制点的弯制偏差角度(δxi,δyi,δzi)的信息存入弯制偏差角度不合格点集U内;

a)判断实际正畸弓丝曲线第i个弯制点与理论正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制偏差角度是否在所设定的范围内,具体为:

R T

判断|αi‑αi|≤δxmax是否成立,

具体为:

R T

若|αi‑αi|≤δxmax成立,则跳转至步骤六b);

R T

若|αi‑αi|≤δxmax不成立,则将实际正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制偏差角度(δxi,δyi,δzi)的信息存入弯制偏差角度不合格点集U内,跳转至步骤六d);

R T

b)判断|βi‑βi|≤δymax是否成立,

具体为:

R T

若|βi‑βi|≤δymax成立,则跳转至步骤六c);

R T

若|βi‑βi|≤δymax不成立,则将实际正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制偏差角度(δxi,δyi,δzi)的信息存入弯制偏差角度不合格点集U内,跳转至步骤六d);

R T

c)判断|γi‑γi|≤δzmax是否成立,

具体为:

R T

若|γi‑γi|≤δzmax成立,则该点评价完毕,趋势合格,跳转至步骤六d);

R T

若|γi‑γi|≤δzmax不成立,则将实际正畸弓丝曲线第i个弯制点的弯制偏差角度(δxi,δyi,δzi)的信息存入弯制偏差角度不合格点集U内,跳转至步骤六d);

d)判断实际正畸弓丝曲线弯制点与理论正畸弓丝曲线弯制点的弯制偏差角度是否评价完毕:判断i<n是否成立,

具体为:

若i<n成立,则i=i+1,空间平移子坐标系w'空间平移到理论正畸弓丝曲线第i个弯制点,跳转至步骤六a);

若i<n不成立,说明实际正畸弓丝曲线n个弯制点的弯制偏差角度评价完毕;

步骤七、弯制偏差角度不合格点集U内的实际正畸弓丝曲线弯制点可接受最大复杂度计算:统计得出弯制偏差角度不合格点集U内实际正畸弓丝曲线弯制点的个数为m,开始判断弯制偏差角度不合格点集U内的实际正畸弓丝曲线弯制点的复杂度是否合格,定义弯制偏差角度不合格点集U内第j个实际正畸弓丝曲线弯制点的可容忍加权偏差为σj=(δxj+δyj+j jδzj)·Cr,其中 Cr表示弯制偏差角度不合格点集U内第j个实际正畸弓丝曲线弯制点所对应的理论正畸弓丝曲线弯制点的复杂度,j的范围为1≤j≤m;j的初始值为1,可容忍加权偏差表示实际正畸弓丝曲线弯制点与理论正畸弓丝曲线弯制点之间的复杂度和弯制偏差角度的量化关系,设定可容忍加权偏差的最大值为σmax,可得出弯制偏差角度不合格点集U内实际正畸弓丝曲线第j个弯制点可接受的最大复杂度为j j

a)判断 Cr≤Crmax是否成立,

具体为:

j j

若Cr≤Crmax不成立,则评价结束,输出该实际正畸弓丝的复杂度超出许可范围;

j j

若Cr≤Crmax成立,则跳转至步骤七b);

b)判断弯制偏差角度不合格点集U内的实际正畸弓丝曲线弯制点是否评价完毕:判断j<m是否成立,

具体为:

若j<m成立,则j=j+1,跳转至步骤七a);

若j<m不成立,输出该正畸弓丝符合设定的要求。