申请/专利权人：哈尔滨理工大学

申请日：2023-08-22

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN117217992B

主分类号：G06F7/00

分类号：G06F7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2023.12.29#实质审查的生效;2023.12.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于曲率波动率及步长误差判断的牙体预备轨迹插补精度评价方法，它涉及牙体预备轨迹精度评价技术领域，本发明针对存在曲率波动或步长误差的牙体预备轨迹，基于牙体预备轨迹离散点信息集和插补点信息集，通过对牙体预备轨迹插补点间曲率波动率和步长相对误差判断和评价标定值的设定，结合牙体预备轨迹插补点间弓高误差、曲率波动率、步长误差，建立一种基于曲率波动率及步长误差判断的牙体预备轨迹插补精度评价方法。本发明以预先验证牙体预备轨迹插补点间曲率波动率，再进行步长误差判断与修正，避免了不必要的后续计算，提高了对牙体预备轨迹插补精度评价效率，实现了对牙体预备轨迹插补精度的高效量化评价。

主权项：1.一种基于曲率波动率及步长误差判断的牙体预备轨迹插补精度评价方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：步骤一、牙体预备轨迹数据导入及牙体预备轨迹插补点计算：根据医生临床的备牙模型进行扫描，获得标准化牙体预备体模型，通过逆向工程软件对牙齿模型进行处理，获得有关牙齿的牙体预备轨迹的离散点，通过引入NURBS曲线对离散点进行反算，得到m条牙体预备轨迹离散点信息集A＝{R1,R2,R3,...,Rj,...,Rm}，Rj＝{Pj,ωj,Uj}为第j条牙体预备轨迹离散点信息集，其中j的取值范围为1≤j≤m，为第j条牙体预备轨迹控制点信息集，其中i的取值范围为1≤i≤n，为第j条牙体预备轨迹第i个离散点的控制点位置信息集，为第j条牙体预备轨迹第i个离散点的控制点在三维坐标系上x轴上的值，为第j条牙体预备轨迹第i个离散点的控制点在三维坐标系上y轴上的值，为第j条牙体预备轨迹第i个离散点的控制点在三维坐标系上z轴上的值，为第j条牙体预备轨迹控制点的权重因子信息集，为第j条牙体预备轨迹第i个控制点的权重因子，为第j条牙体预备轨迹离散点的节点矢量信息集，为第j条牙体预备轨迹第i个离散点的节点矢量，采用四阶龙格库塔法对第j条牙体预备轨迹第i个离散点的节点矢量进行计算，定义规定其中由高阶后向差分法计算得到，规定t为牙体预备轨迹插补周期；定义牙体预备轨迹表达式，用Qju符号表示，规定第j条牙体预备轨迹表达式为是关于节点矢量的三次B样条基函数，通过将第j条牙体预备轨迹离散点信息集Rj＝{Pj,ωj,Uj}中的参数Pj、ωj、Uj带入牙体预备轨迹表达式Qju，得到第j条牙体预备轨迹n个插补点信息集为第j条牙体预备轨迹第i个插补点的位置信息，为第j条牙体预备轨迹第i个插补点在三维坐标系上x轴上的值，为第j条牙体预备轨迹第i个插补点在三维坐标系上y轴上的值，为第j条牙体预备轨迹第i个插补点在三维坐标系上z轴上的值；步骤二、牙体预备轨迹插补点间的实际步长的设定：定义第j条牙体预备轨迹插补点间的实际步长，用符号表示，是对第j条牙体预备轨迹实际步长的描述，通过计算第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点之间的空间距离确定的，规定第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间的实际步长表示为步骤三、牙体预备轨迹相邻插补点间弓高误差和曲率波动率设定：定义第j条牙体预备轨迹相邻插补点间的弓高误差，用符号表示，是对牙体预备轨迹波动程度的量化描述，将牙体预备轨迹插补点在，规定在第j条牙体预备轨迹第i个插补点处以曲率半径获得一个密切圆，将牙体预备轨迹相邻插补点间曲线近似为圆弧表示，定义近似圆弧后的插补点为表示第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间曲线的曲率半径，规定表示第j条牙体预备轨迹在第i个节点矢量处的一阶导数，表示第j条牙体预备轨迹在第i个节点矢量处的二阶导数，规定第j条牙体预备轨迹的最大弓高误差为hjmax；由于牙体预备轨迹的弓高误差会随着曲线曲率的波动而变化，定义第j条牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率，用符号表示，是对牙体预备轨迹稳定性的量化描述，规定第j条实际牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率表示为其中i的取值范围为2≤i≤n，表示第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点的曲率偏差，规定表示第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间曲线的曲率，规定规定j条牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率的上限指数为步骤四、牙体预备轨迹相邻插补点的曲率波动率评价：根据的计算公式计算出第j条牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率，判断是否成立，具体为：如果成立，说明第j条实际牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率在允许范围内，跳转至步骤五；如果不成立，说明第j条实际牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率超出允许范围，输出此牙体预备轨迹不适用于该评价方法，实际牙体预备轨迹精度评价结束；步骤五、牙体预备轨迹插补点间的理论步长的设定：定义第j条牙体预备轨迹插补点间的理论步长，用符号表示，是对第j条牙体预备轨迹理论步长的描述，规定第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间的理论步长表示为表示第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间由弓高误差确定的约束步长，规定表示第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间由最大弓高误差hjmax确定的最大约束步长，规定步骤六、牙体预备轨迹相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差的设定与评价：定义第j条牙体预备轨迹相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差，用符合rji表示，rji是对牙体预备轨迹插补点步长稳定性的量化描述，规定第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点实际步长与理论步长的相对误差表示为规定第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差的最大值为rjimax，区间0,rjimax为第j条牙体预备轨迹相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差的容差范围；根据rji的计算公式计算第j条牙体预备轨迹第i个插补点与第i-1个插补点间实际步长与理论步长的相对误差，判断rji≤rjimax是否成立，具体为：如果rji≤rjimax成立，说明第j条牙体预备轨迹相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差rji值落入允许的容差范围，则相应的插补点为有效牙体预备轨迹插补点，跳转到步骤八；如果rji≤rjimax不成立，说明第j条牙体预备轨迹相邻插补点间实际步长与理论步长的相对误差rji值超出允许的约束范围，则需要对实际牙体预备轨迹插补点进行相应修正，跳转到步骤七；步骤七、牙体预备轨迹节点矢量的修正参数设定：定义牙体预备轨迹节点矢量的修正参数为规定表示为超出允许约束范围的第j条牙体预备轨迹第i个插补点的理论步长，表示为超出允许约束范围的第j条牙体预备轨迹第i个插补点的实际步长，定义修正后第j条牙体预备轨迹第i个插补点的节点矢量规定表示第j条牙体预备轨迹第i-1个插补点节点矢量，表示为超出允许约束范围的第j条牙体预备轨迹第i个插补点的节点矢量，跳转至步骤一；步骤八、判断牙体预备轨迹插补精度是否评价完毕：a判断i与第j条牙体预备轨迹插补点的个数n是否相等，具体为：如果i＝n不成立，说明未对第j条牙体预备轨迹上所有插补点进行插补精度评价，则令i＝i+1，则跳转到步骤一，继续对牙体预备轨迹插补点进行精度评价；如果i＝n成立，说明第j条牙体预备轨迹上所有插补点插补精度评价完成，输出第j条牙体预备轨迹插补精度评价完毕，跳转至步骤八b；b判断j与全部牙体预备轨迹个数m是否相等，具体为：如果j＝m不成立，说明未对所有牙体预备轨迹进行插补精度评价，则令j＝j+1，则跳转到步骤一，继续对牙体预备轨迹进行精度评价；如果j＝m成立，说明所有牙体预备轨迹的插补精度评价完成，且所有牙体预备轨迹相邻插补点间曲率波动率和步长的相对误差均在允许范围内，则跳出循环，输出全部牙体预备轨迹插补精度评价完毕。

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