DE2719696A1

DE2719696A1 - Measurement of surface features on dental castings - using optically projected measurement raster onto surface of casting for matching

Info

Publication number: DE2719696A1
Application number: DE19772719696
Authority: DE
Inventors: Roswith Dr Med Ostertag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1978-11-09

Abstract

Appts. measuring the relative positions of features on a three-dimensional surface - typically teeth positions on a dental casting - projects a standard raster pattern on to the surface concerned. A light source(1) generates a beam which is collimated by two convex lenses(3, 4) and passed through a master pattern(16) on to the surface of the object concerned(8). All these elements - with the exception of the object(8) - are mounted on a pillar(14) so that their relative positions can easily be adjusted. The object(8) lies on a table(7) below this array.

Description

Verfahren und Vorrichtung zurMethod and device for

Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers.Measurement of the surface of a body of any shape.

Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers unter Verwendung eines über dem Körper angeordneten Meßrasters.Description: The invention relates to a method and devices for measuring the surface of a body of any shape using a measuring grid arranged above the body.

Bei der Größenbestimmung an beliebig geformten Modellkörpern treten stets Schwierigkeiten bei der Vermessung in beliebigen Ebencn auf. So ist die Längen- und Abstandsmessung, insbesondere bei Abgußinodellen wie z. B. in der Zahnheilkunde in der Praxis sehr schwierig, zumal dabei besondere Symmetrieverhältnisse berücksichtigt werden müssen. Es handelt sich hierbei üblicherweise um die Bestimmung folgender Parameter: 1. Die vordere Zahnbogenlänge des Ober- und Unterkiefers (LO und LU), wobei das Lot von der labialen Verbindungslinie zwischen den Schneidezähnen (1-1) auf die Linie zwischen dem ersten Prämolaren links und dem ersten Prämolaren rechts vermessen wird.When determining the size, step on any shaped model body always difficulties with the measurement in any plane. So is the length and distance measurement, especially for cast models such. B. in dentistry very difficult in practice, especially since special symmetry relationships are taken into account Need to become. It usually involves the determination of the following Parameters: 1. The anterior dental arch length of the upper and lower jaw (LO and LU), the perpendicular from the labial connection line between the incisors (1-1) on the line between the first premolar on the left and the first premolar on the right is measured.

2. Einstellung und Abweichung von der Mittellinie (Raphe-Medianlinie).2. Setting and deviation from the midline (Raphe median line).

3. Bei senkrecht auf der Tuberebene stehendem Schliff des Modells Vermessung des Uberbisses.3. With the cut of the model perpendicular to the plane of the tube Measurement of the overbite.

Zur Bestimmung dieser Parameter wurde in der Zahnheilkunde eine durchsichtige Platte, auf die ein Meßraster aufgebracht war, auf das zu vcrmessende Objekt gelegt. Dabei konnten zwar die Abstände der direkt auf die Meßplatte stoßenden Auflagepunkte des Meßobjektes mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden, nicht jedoch alle außerhalb der Ebene der Mcßplatte liegenden Punkte. Sie waren wegen der Paralaxenfrhler nur sehr ungenau erfaßbar. L>icsc wirkten sich naturgemäß bei zunehmendem Abstand von der Meßplatte immer stärker aus.To determine these parameters, a transparent method was used in dentistry Plate, on which a measuring grid was applied, placed on the object to be measured. It was true that the distances between the support points directly abutting the measuring plate could be of the measurement object can be determined with sufficient accuracy, but not all points lying outside the plane of the Mcßplatte. They were because of the parallax noise only very imprecisely detectable. L> icsc naturally acted with increasing distance from the measuring plate always stronger.

Die Aufgabe, die die Erfindung zu lösen hat, besteht darin, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Vermessung von Oberflächen beliebig geformter Körper zu bieten, die es insbesondere ermöglichen, die in der Zahnbeilkunde benötigten Abgußmodelle in beliebigen ebenen Koordinatensystenscr1 in unterschiedlichen Tiofon zu bestinsmen.The object that the invention has to solve is to provide a method and to offer devices for measuring surfaces of any shaped body, which it in particular enable the ones required in dentistry Cast models in any plane coordinate system in different Tiofon to determine.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster mit vernachlässigbarer oder ohne Verzeichnung auf Teile oder die gesamte Oberfläche des Körpers optisch projeziert wird und daß danach das projezierte Meßraster photographiert und ausgewertet oder das projezierte Meßraster auf der Körperoberfläche direkt ausgewertet wird.According to the invention, the solution to this problem is characterized in that that the measuring grid with negligible or without distortion on parts or the entire surface of the body is optically projected and that afterwards the projected Measurement grid photographed and evaluated or the projected measurement grid on the Body surface is evaluated directly.

Insbesondere ist dieses Verfahren gekennzeichnet durch seine Anwendbarkeit in der Zahnheilkunde zur Ermittlung von Parametern an Abgußmodellen.In particular, this method is characterized by its applicability in dentistry for determining parameters on casting models.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster auf einer transparenten Platte oder Folie aufgedruckt oder aufgeprägt ist, daß das Meßraster im Abstand von der Oberfläche des Körpers angeordnet ist und daß ein paralleles Strahlenbündel auf die Platte oder die Folie gerichtet ist und das Meßraster auf die Oberfläche des Körpers abbildet.A device according to the invention for carrying out the method is characterized in that the measuring grid is on a transparent plate or Foil is printed or embossed that the measuring grid at a distance from the surface of the body is arranged and that a parallel beam of rays on the plate or the film is directed and the measuring grid maps onto the surface of the body.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Punktlichtquelle und einen Kondensor, dessen optische Achse senkrecht auf eine Auflagefläche des Körpers ausrichtbar ist.A particularly advantageous embodiment of the invention Device is characterized by a point light source and a condenser, whose optical axis can be aligned perpendicular to a support surface of the body.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Laser als Lichtquelle und eine Strahlenaufweitungsoptik mit einer kurzbrennweitigen Bikonkav- oder Bikonvexlinse und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse.Another advantageous development of the device according to the invention is characterized by a laser as the light source and beam expansion optics with a short focal length biconcave or biconvex lens and a confocally arranged one Biconvex lens.

Von besonders großem Vorteil ist, daß in einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen das optische System in einer Halterung angeordnet ist, an der gle.ichzeitig die Platte oder die Folie befestigt ist.It is particularly advantageous that in one embodiment of the Devices according to the invention, the optical system arranged in a holder to which the plate or film is attached at the same time.

Die Erfindung wird im folgenden anhin zweier Ausführungsbeispiele mittels der Figurcn 1 und 2 sowie einer photographischen Aufna11me (Eig. 3) eines auf ein Zahnabgußmodell projezierten Meßrasters beschrieben.In the following, the invention is based on two exemplary embodiments by means of Figures 1 and 2 as well as a photographic recording (Fig. 3) of a Described measuring grid projected onto a dental cast model.

Das optische Vermessungsgerät nach Figur 1 besteht aus einer Lichtquelle 1, einem Kondensor 2 mit den beiden konvexen Linsen 3 und 4 und einem Meßraster 16, welches auf einer transparenten Platte oder Folie 5 aufgeprägt oder aufgedruckt ist. Das Lot 6 der optischen Anordnung steht senkrecht auf der Fläche 7, auf der das zu vermessende Objekt 8 liegt. Das Licht aus der Punktlichtquelle 1 wird mit Hilfe des Kondensors 2, 3, 4 zu einem Strahl 10 parallelen Lichtes umgewandelt. Der Durchmesser des parallelen Lichtbündels 10 ist von der Größe des zu untersuchenden Objektes 8 abhängig. In jedem Falle ist er größer als der zu vermessendc Teil der Oberfläche 17 des Objektes 8.The optical measuring device according to FIG. 1 consists of a light source 1, a condenser 2 with the two convex lenses 3 and 4 and a measuring grid 16, which is embossed or printed on a transparent plate or film 5 is. The perpendicular 6 of the optical arrangement is perpendicular to the surface 7 on which the object 8 to be measured lies. The light from the point light source 1 is with With the help of the condenser 2, 3, 4 it is converted into a beam 10 of parallel light. The diameter of the parallel light beam 10 is the size of that to be examined Object 8 dependent. In any case, it is greater than the part of the to be measured Surface 17 of the object 8.

Nach Austritt aus dem Kondensor 2 passiert der parallele Lichtstrahl 10 die transparente Platte oder Folie 5 mit dem Meßraster 16 (z. B. zweidimensionales Millimeterraster). Dieses Meßraster 16 wird ohne oder mit nur vernachlässigbarer Verzeichnung auf die Oberfläche 17 des Meßobjektes 8 projeziert. Damit sind Vermessungen in beliebigen ebenen Koordinatensystemen in unterschiedlichen Tiefen der Meßobjektoberfläche 17 möglich. Die Platte 5 sowie die Linsen 3 und 4 des Kondensors 2 und die Punktlichtquelle 1 können an einem Stativ 14 justierbar gehaltert sein.After exiting the condenser 2, the parallel light beam passes 10 the transparent plate or film 5 with the measuring grid 16 (z. B. two-dimensional Millimeter grid). This measuring grid 16 is negligible or with no Distortion is projected onto the surface 17 of the measurement object 8. With that there are measurements in any plane coordinate systems at different depths on the surface of the measurement object 17 possible. The plate 5 as well as the lenses 3 and 4 of the condenser 2 and the point light source 1 can be adjustably mounted on a tripod 14.

Eine weitere tTDgliche Vorrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Anstelle der Punktlichtquelle 1 nach Figur 1 tritt nunmehr ein Laser 9 (Hwe-Ne-Laser, 2 mW; Spektraphysics). Die optische Achse 6 (für sich entsprechende Teile wurden gleiche Bezugszeichen wie in der Figur 1 verwendet) steht wiederum senkrecht auf der Fläche 7, auf welcher das Meßobjekt 8 mit seiner Oberfläche 17 aufgelegt ist. Zur Erzeugung des parallelen Lichtbündels 10, dessen Durchmesser variabel gestaltbar ist, dient die Strahlaufweitungsoptik 11 mit einer kurzbrennweitigen 13ikonkav- oder Bikonvexlinse 12 mit einer Brennweite von f = 25 mm und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse 13 mit einer Brennweite von f = 1000 mm und einem Durchmesser d = 200 mm.Another daily device is shown in FIG. Instead of the point light source 1 according to Figure 1 is now a laser 9 (Hwe-Ne laser, 2 mW; Spectral Physics). The optical axis 6 (for itself corresponding parts became the same Reference symbols as used in FIG. 1) are again perpendicular to the surface 7, on which the measurement object 8 is placed with its surface 17. To the generation of the parallel light bundle 10, the diameter of which can be made variable, is used the beam expansion optics 11 with a short focal length 13 concave or biconvex lens 12 with a focal length of f = 25 mm and a confocally arranged biconvex lens 13 with a focal length of f = 1000 mm and a diameter d = 200 mm.

Als Raster 16 wurde wiederum eine Millimeterrasterfolie verwendet, welche auf der Platte oder Folie 5 aufgeprägt ist. Die Platte 5 bzw. die Strahlaufweitungsoptik 11 und der Laser 9 sind wiederum an einer Halterulg 15 justierbar befestigt.A millimeter grid film was again used as grid 16, which is embossed on the plate or film 5. The plate 5 or the beam expansion optics 11 and the laser 9 are in turn fastened to a holder 15 in an adjustable manner.

Die photographische Aufnahme zeigt die Oberfläche eines Zahnabhußmodelles (entsprechend der Zahnabgußmodelle 8 mit Oberflächen 17 nach Figur 1 und Figur 2),auf das das Meßraster 5 projeziert wurde. Es handelt sich hierbei um ein aufprojeziertes Millimeterraster, aus dem die eingangs beschriebenen Parameter direkt ablesbar sind. Der Fehler ist kleiner als 2 %.The photograph shows the surface of a model of a tooth decay (corresponding to the dental cast models 8 with surfaces 17 according to Figure 1 and Figure 2) that the measuring grid 5 was projected. It is a projected one Millimeter grid from which the parameters described above can be read directly. The error is less than 2%.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers untcr Verwendung eines über dem Körper angeordneten Meßrasters, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster <16) mit vcrn;c lässigbarer oder ohne Verzeichnung auf Teile oder die gesamte Oberfläche (17) des Körpers (8) optisch projeziert wird, und daß danach das projezierte Meßraster (16) photographiert und danach ausgewertet oder das projezierte Meßraster (16) auf der Körperoberfläche (17) direkt ausgewertet wird.Claims: 1. Method for measuring the surface of a body of any shape using a measuring grid arranged above the body, characterized in that the measuring grid <16) with vcrn; c permissible or without Distortion on parts or the entire surface (17) of the body (8) optically is projected, and that then the projected measuring grid (16) is photographed and then evaluated or the projected measuring grid (16) on the body surface (17) is evaluated directly.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung in der Zahnheilkunde zur Ermittlung von Parametern an Abgußmodellen (8).2. The method according to claim 1, characterized by its application in dentistry to determine parameters on cast models (8).

3. Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster (16) auf einer transparenten Platte oder Folie (5) aufgedruckt oder aufgeprägt ist, daß das Meßraster (16) im Abstand von der Oberfläche des Körpers (8) angeordnet ist, und daß ein paralleles Strahlenbündel (10) auf die Platte oder Folie (5) gerichtet ist und das Meßraster (16) auf die Oberflächen (17) des Körpers (8) abbildet.3. Before device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that the measuring grid (16) on a transparent plate or film (5) is printed or embossed that the measuring grid (16) at a distance from the surface of the body (8) is arranged, and that a parallel bundle of rays (10) is directed to the plate or film (5) and the measuring grid (16) to the Maps surfaces (17) of the body (8).

4. Vorrichtung zur Erzeugung des parallelen Strahlenbündels nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Punktlichtquelle (1) und einen Kondensor (2), dessen optische Achse (6) senkrecht auf eine Auflagefläche (7) des Körpers (8) ausrichtbar ist.4. Device for generating the parallel beam according to claim 3, characterized by a point light source (1) and a condenser (2), its optical axis (6) can be aligned perpendicular to a support surface (7) of the body (8) is.

5. Vorrichtung: zur F. rz<'Ligung des i>a rallelen Strahlenlendels nach Anspruch gekennzeichnet durch einen Laser (9) als Lichtquelle und eine Strahlenaufweitungsoptik (1 1) mit einer kurzbrennweitigen Bikonkav -oder Bikonvexlinse (12) und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse (13).5. Device: for the leaning of the parallel ray lumbar according to claim characterized by a laser (9) as a light source and a beam expansion optics (1 1) with a short focal length biconcave or biconvex lens (12) and a confocal arranged biconvex lens (13).

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (2 oder 3) an einer Halterung (14 oder 15) angeordnet ist, an der gleichzeitig die Platte oder die Folie (5) befestigt ist.6. Apparatus according to claim 3 and 4 or 5, characterized in that that the optical system (2 or 3) is arranged on a holder (14 or 15), at the same time the plate or the film (5) is attached.