DE29812907U1 - Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen - Google Patents

Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen

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Description

Gfal
GM 21998DE-Wi
Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dxeidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen und ist insbesondere anwendbar zur digitalen Dokumentation von Patientendaten in der Kiefermedizin in Praxen und Kliniken der. Kieferchirurgie und -orthopädie, im Bereich der Gerichtsmedizin, in der Datenverwaltung bei Kostenträgern des medizinischen Dienstes sowie im Bereich des Zahntechnikerhandwerkes.
Die rapide wachsenden Möglichkeiten und das günstiger werdende Preis-Leistungsverhältnis bei moderner Rechen- und Speichertechnik führen dazu, daß Prozesse des Erfassens, Dokumentierens und Archivierens von Informationen an Bedeutung gewinnen und daß qualitative Anforderungen besser erfüllt werden können. In Bereichen, wo traditionell große Mengen an Text- und graphischer Information (technische Zeichnungen, Photographien, Karten, Formulare, Unterlagen etc.) verwaltet werden, wird seit einigen Jahren massiv zur papierlosen und zugriffsfreundlichen digitalen Archivierung übergegangen. Im Bereich zweidimensionaler Vorlagen existiert bereits ein breiter Markt für Scan-Technik, Vektorisierungs-, Data-Retrieval- und Archivierungssysteme. Die digitale Dokumentation komplexer dreidimensionaler Sachverhalte stellt dagegen noch ein relativ neues Anwendungsgebiet mit qualitativ neuen Anforderungen dar. Die Erfassung, der Entwurf und
das Editieren von virtuellen Modellen dreidimensionaler Körper und Körperoberflächen ist in vielen Bereichen der Industrie, in Konstruktion und Design, Präsentation, Werbung, Medizin, Kunst und Kultur von Bedeutung. Die Lösung der dreidimensionalen Dokumentation ist mit klassischen Methoden nur begrenzt und mit großem Aufwand praktizierbar, was bisher in vielen Fällen dazu führte, daß nur eingeschränkt oder gar nicht dokumentiert wurde. Während man bislang bei technischen Objekten oftmals noch mit den bekannten Ansichtszeichnungen (Grundriß, Aufriß etc.) auskam, wird dies mit den heute - durch neue Design- und Freeform-Manufacturing-Technologien ermöglichten- komplexen Geometrien und Entwürfen zunehmend schwierig. Beispiele sind hierfür nicht mehr nur Bereiche des Automobilbaus oder der Sportbootwerften, sondern generell Formen- und Gehäusebau, Spielzeug- und Hauswarenindustrie. In diesen technischen Bereichen bieten moderne und oft branchenspezifisch konfigurierbare CAD-Systeme heute alle Möglichkeiten zur effektiven Verwaltung, Dokumentation, beliebigen Visualisierung und Archivierung der Entwürfe und Daten, die im Designprozeß mit denselben oder ähnlichen Instrumenten generiert wurden. Eine andere Situation besteht, wenn Formen, Vorlagen oder Muster aus früherer Zeit existieren oder individuelle Vorlagen anfallen, die noch nie exakt mit datenverarbeitender Technik erfaßt wurden. So spielen im Bereich des modernen Design oft physische, unikale Vorlagen eine Rolle, die in die CAD-Ebene übernommen werden müssen. Ein Nachkonstruieren von freigeformten dreidimensionalen Vorlagen ist auch auf einem modernen CAD-System extrem aufwendig. Für die SD-Vermessungsaufgabe hat sich in den vergangen Jahren ein bereits beachtliches Spektrum an 3D-Scansystemen etabliert, das gegenüber der klassisch eingesetzten taktilen Koordi-
natenmeßmaschine deutliche Vorteile hinsichtlich Erfassungsgeschwindigkeit, Auflösung, Handhabbarkeit und Anschaffungspreis bietet. Darüber hinaus arbeiten die mit Laserlichtschnitt-, Laser-Punkttriangulation, codierter Weißlichtprojektion oder dem stereometrischen Ansatz arbeitenden Systeme berührungslos, was völlig neue Anwendungsgebiete (weiche bzw. elastische Materialien und Objekte) eröffnet. Die Erfassungssysteme beinhalten zumeist die erforderlichen 3D-Datenverarbeitungs- und Visualisierungstools und liefern die gewünschten Daten in standard-CAD-kompatiblen Formaten oder aber anwendungsspezifischer Form.
Es gibt darüberhinaus Bereiche, in denen schon immer die Notwendigkeit der kompletten Archivierung schwieriger dreidimensionaler Objekte und Sachverhalte bestand und wo man sich bis heute entweder mit der Lagerung der Originalvorlagen und/oder mit der Herstellung körperlicher Kopien über aufwendige Abgußprozeduren (Abgießen der Originale in Gips oder Kunststoffe (Negative) mit anschließender zweiter Abgußprozedur für ein Positiv) behilft. Solche Gebiete sind die plastische Chirurgie, Kieferorthopädie und chirurgie, Bereiche der orthopädischen und der Bekleidungsindustrie (individuelle Körper- und Schneidermaße) , der Paläontologie, Anthropologie, Kriminalistik. In diesen Bereichen, wo neben der Verbesserung des Zugriffskomforts und der durch digitale Formate gegebenen Nutzbarkeit der Dokumentationen auch die Einsparung von Lagerhaltungskosten und -mieten ein wesentliches Motiv für die Einführung neuer Technologien darstellt, ist selbige meist auch mit der Aufgabe der Entwicklung virtueller Hilfsmittel zur anwendungsspezifischen Vermessung, Visualisierung oder auch der über CAD/CAM-Schnittstellen (Stereolitho-
graphie, Fräsen, LOM-Technologien) ermöglichten automatisierten physischen Reproduktion der - Vorlagen verbunden.
In der praktischen Kieferorthopädie und -chirurgie werden gegenwärtig für die Dokumentation der individuellen Kiefergeometrie der Patienten Gipsmodelle (Abformungen) genutzt. Speziell in Deutschland sind die Mediziner verpflichtet, die Abformungen für einen Zeitraum zwischen drei bis zu zehn Jahren aufzubewahren, d.h. zu lagern. Im Bereich der Kliniken und der medizinischen Forschung und Lehre werden einige Exemplare dieser Abgüsse auch jahrzehntelang aufbewahrt. Das bedeutet, daß es aktuell riesige Bestände solcher Objekte gibt, wobei die Methode neben dem wirtschaftlichen Nachteil (Lagerhaltungskosten und sonstige Logistik) auch hinsichtlich des Zugriffs, des Informationsaustausches und der Präsentation nicht den mit virtuellen Modellen erreichbaren Stand repräsentiert und von den Betroffenen als unbequem empfunden wird.
In der Kiederorthopädie sind neben der Gipsabformung bisher nur zweidimensionale Erfassungs- und Dokumentationssysteme bekannt, die jedoch folgende Nachteile aufweisen:
" Die Systeme stellen ein Zusatzsystem dar, welches nicht zur Ablösung der Lagerhaltung bei den Gipsmodellen führen kann. Die mit den Systemen gewonnene 2D-Dokumentation stellt eine zusätzliche Dokumentation dar. Die zweidimensionale Dokumentation (Scan, Bild, Photo) umfaßt naturgemäß nur einen Teil des Objektes und bildet die physisch vorhandenen 3D-Sachverhalte unzureichend ab.
• Die Dokumentation im 2D-Bereich bietet weniger MeIi- und Vergleichsmöglichkeiten und ist naturgemäß nicht geeignet, eine physische Reproduktion der realen Geometrie der Kiefermodelle zu erstellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung zu entwickeln, mit der gewährleistet ist, daß Objekte oder deren Abformung, insbesondere Kiefermodelle, jeweils in ihrer dreidimensionalen Geometrie durch einen einmaligen Meßvorgang komplett erfaßt und aus den Meßwerten variabel verwendbare und platzsparend zu speichernde virtuelle Modelle berechnet ■ werden, die den Originalen hinsichtlich der erforderlichen Genauigkeit und Komplexität des Informationsgehaltes sowie der Anschaulichkeit gleichkommen und die Lagerung der Originale somit überflüssig macht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der beanspruchten Lösung werden folgende Vorteile erreicht:
• Die Einsparung von Aufwendungen für Lagerhaltung, Logistik sowie Mietkosten.
· Wesentliche Verbesserung des Arbeitskomforts und der Arbeitsbedingungen durch Wegfall der Lagerhaltungs- und Sortierarbeiten sowie den schnellen Zugriff auf die Patientendaten.
• Qualitativ neue Möglichkeiten bei der Bearbeitung und Dokumentation von Kunden- bzw. Patientendaten (Virtuelles Messen, alle Patientendaten zum Zustand, zur Person, zum Behandlungsverlauf in einer einzigen Dokumentation).
• Substitution von oder Verzicht auf nicht problemadäquate 2D-Scan- und Meßsysteme.
• Möglichkeiten zur Zentralisierung der Patientenarchive ohne Einschränkung der Verfügbarkeit und Anschaulichkeit und Verifizierbarkeit der Daten.
• Neue Möglichkeiten zum objektiven Nachweis und der Präsentation des Behandlungserfolgs. wie die Berechnung von Differenzmodellen aus den Modellen von verschiedenen Behandlungsstadien.
• Qualitativ neue Möglichkeiten im fachlichen Austausch mit Spezialisten und Kollegen, in der Lehre und Forschung, z.B. durch problemlosen Austausch von 3D- bzw. wahlfrei erzeugten 2D-Abbildern.
Mit Hilfe der beanspruchten Lösung wird es möglich, den Bestand von einigen Tausend Kiefermodellen, der durchschnittlich in einer kieferorthopädischen Praxis gelagert ist, durch wenige digitale Datenträger wie CD-ROM zu substituieren, wobei mittels marktüblicher Gerätetechnik ein direkter wahlfreier Zugriff von jedem vernetzten Rechnerarbeitsplatz an beliebigem Ort auf jedes einzelne Modell gewährleistet werden kann. Die Lösung bietet somit auch neue Möglichkeiten für eine beliebige Zentralisierung der Patientendatenverwaltung oder für die Auslagerung derselben an externe Dienstleister, Fernzugriffsmöglichkeiten für Berechtigte wie beispielsweise Behörden oder Krankenkassen sowie für den wissenschaftlichen Austausch.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Lösung wird die Erfassung der dreidimensionalen Geometrie der Gipsmodelle durch das aktive, bildgestützte Meßverfahren mit strukturiertem Licht realisiert, welches gegenüber der Laserscantechnik durch eine hohe Geschwindigkeit der Meßprozedur charakterisiert ist. Um sowohl eine eindeutige Referenzierung der Bildinformation als auch eine maximale Genauigkeit und Auflösung
zu erzielen, wird ein kombiniertes Verfahren aus Gray-Code-Projektion und Phasenshift-Verfahren eingesetzt.
Um die Erfassung der Oberflächen aus allen erforderlichen Richtungen sowie die Kenntnis der jeweiligen Aufnahmepositionen zu gewährleisten, werden steuerbare Präzisionspositioniermodule (Lineartische, Drehtische) eingesetzt. Somit ist eine programmgesteuerte Komplettaufnahme der gesamten Kiefergeometrie ohne Bedieneraktionen möglich.
Die Positionsinformationen über das Modell sowie die jeweilige relative Kameraposition werden bei der Berechnung des virtuellen Flächenmodells dahingehend ausgenutzt, daß die einzelnen Koordinatensätze in ein gemeinsames Koordinatensystem überführt, durch die Überlappung der Aufnahmebereiche entstehende Redundanzen eliminiert und die richtige Ausrichtung der Flächennormalen in jedem Punkt der Oberfläche erreicht werden kann. Durch geeignete Formen und Algorithmen des Datenzugriffs, der adaptiven lokalen Meßwertfilterung sowie der Flächengenerierung wird dabei ein einstellbares Niveau für die resultierende Modellkomplexität bis an die Grenze der Meßauflösung realisiert.
In der weiteren Ausgestaltung der Lösung wird für die Lösung der Anwenderaufgaben im Bereich der Visualisierung, Sicherung und Archivierung sowie für Messungen an den virtuellen Modellen ein Satz von Softwarewerkzeugen bereitgestellt, mit dessen Hilfe das Fachpersonal ohne Kenntnis der informatikrelevanten Sachverhalte die im Anwenderbereich übliche Praxis der Erfassung einzelner Parameter (Längen, Winkel, Verhältnisse) an einem bzw. zwei zusammengehörigen Kiefermodellen vermessen und dokumentieren kann. Es
« I • (
wird weiterhin die Realisierung neuer Analysemöglichkeiten für den Kieferorthopäden , die mit den herkömmlichen Gipsmodellen nicht realisierbar sind, ermöglicht. Dies sind insbesondere:
■ Der objektive und exakte Vergleich der Geometrie von Kiefermodelle zum Zweck des Nachweises des Behandlungsfortschrittes sowie für Identifrkationsaufgaben in Gerichtsmedizin und Kriminalistik.
■ Die Visualisierung der für die medizinische Analyse eingeführten Raphe-Median-, Okklusions- und Tuberebene direkt am Modell sowie von virtuellen Schnitten in beliebiger bzw. durch Analysevorschriften festgelegten Positionen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel der Anordnung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : die schematische Draufsicht auf die Anordnung bei geöffnetem Gehäuse
ohne Projektionseinheit und Kamera,
Fig. 2 : die schematische Seitenansicht der
Anordnung nach Fig. 1 mit Projektionseinheit und Kamera von
rechts gesehen und
Fig. 3 : die schematische Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1 mit Projektionseinheit und Kamera.
Die Anordnung nach der Erfindung besteht nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 bis 3 im wesentlichen aus einer digitalen Kamera
1, einem Präzisionspositioniermodul 5 mit einer Objektträgerplatte 3, einer Streifenprojektionseinheit 6 wie LCD-Projektor, aus Antrieben, einem Kalibrier-normal, einem Steuerrechner 9 mit einer Tastatur 10 und einem Bildschirm, aus Stromversorgungseinheiten.
Für die Realisierung der Anordnung nach der Erfindung ist entsprechend der Darstellung in. der Fig. 2 die digitale Kamera 1 senkrecht so über einer kreisförmig ausgeführten Objektträgerplatte 3 angebracht, daß die optische Achse 2 der Kamera 1 mit einer senkrecht auf dem Kreismittelpunkt der Objektträgerplatte 3 stehenden Achse 4 (Drehachse) zusammenfällt. Unter einem Winkel &agr; dazu ist die Streifenprojektionseinheit 6 so angeordnet, daß die optische Achse 7 der Projektionseinheit 6 die optische Achse 2 der Kamera 1 auf oder oberhalb der Objektträgerplatte 3 schneidet. Durch geeignete Objektive an der Kamera 1 und der Projektionseinheit 6 wird gewährleistet, daß durch die .Projektionseinheit 6 Streifenmuster auf eine für die Erfassung der Kiefermodelle ausreichend große Fläche projiziert werden und daß diese Fläche von der Kameraoptik erfaßt wird. Kamera 1 und Projektionseinheit 6 können gegebenenfalls mittels zusätzlicher Justageelemente exakt ausgerichtet werden, wobei eine Ausrichtung dergestalt von Vorteil ist, daß die Ausrichtung der Kameramatrix 1 mit der Streifenprojektionsrichtung 6 korrespondiert.
Die Objekte, hier nicht dargestellte Kiefermodelle, in der typischen Abmessung von 2 bis 12 cm, werden mittels einer einfachen Klemmvorrichtung auf der Objektträgerplatte 3 fixiert. Die Positionierung der Objekte, hier Kiefermodelle, erfolgt in der Weise, daß einmal eine wiederholgenaue Drehung der Objekträgerplatte 3 mit dem
Objekt um bis zu 360 Grad erfolgen kann. Dazu ist die Objektträgerplatte 3 mit einer Antriebseinheit 8, beispielsweise mit einem Gleichstrommotor und spielfreiem Getriebe, ausgestattet, wobei in diesem Fall eine Bewegungsrückmeldung über einen handelsüblichen Encoder erfolgt und mittels einer entsprechenden Ansteuerkarte eine PID-Regelung der " programmierten Position notwendig wird. Ebenso können Schrittmotoren zusammen mit einer entsprechenden Steuerung eingesetzt werden.
Um eine vollständige Erfassung der Oberfläche der Kiefermodelle zu gewährleisten, ist die Einführung einer zweiten Achse 11 (Fig. 1 und 3) erforderlich. Die Realisierung kann in der Weise geschehen, daß die gesamte Objektträgereinheit 5, bestehend aus Objektträgerplatte 3 und Antriebseinheit 8, mit der für die Drehachse 4 zuständigen Antriebseinheit auf einem in beiden Richtungen um maximal 90 Grad drehbaren Adapter montiert ist. Die Achse 11, um die dann diese gesamte Einheit 5 gedreht wird, liegt vorteilhafterweise in einem Abstand von etwa der halben Objekthöhe über der Objektträgerbasisfläche und ist im übrigen so angeordnet, daß sie durch den Schnittpunkt der optischen Achsen 2, 7 von Kamera 1 und Projektionseinheit 6 so verläuft, daß sie senkrecht zu der durch diese beiden Achsen 2,7 aufgespannten Ebene steht (Fig. 3). Die zweite Drehachse 11 ist wie die. erste Drehachse 4 mit einem ansteuerbaren bzw. positionsgeregelten Antrieb 12 (Fig. 2) versehen, der eine automatische Positionierung mit hoher Wiederholgenauigkeit gewährleistet. Zusätzlich muß diese Antriebssteuerung mit einem Nullpunktsensor (wie z.B.) Gabellichtschranke sowie vorteilhafterweise mit Endlagensensoren ausgestattet sein, um einmal eine Referenzposition für die Nullage zu gewährleisten und
andererseits eine Beschädigung der Antriebe oder anderer Module bei Überschreitung des Positionierungsbereiches zu vermeiden.
Zur Ausstattung der Meßanordnung gehört weiterhin mindestens ein Kalibriernormal, das in seiner Beschaffenheit geeignet ist, einen Meßcaum mit den in der Literatur beschriebenen Verfahren zu kalibrieren bzw. nachzukalibrieren, welcher die charakteristische Größe der zu vermessenden Kiefermodelle, zum Beispiel im Bereich von 2 cm bis 12 cm, aufweist.
In der konstruktiven Realisierung der Anordnung nach der Erfindung sollte berücksichtigt sein, daß die Baugruppen Projektionseinheit 6, Kamera 1 und Objektträgerplatte 3 einschließlich aller Antriebe in einer angemessenen Weise so starr miteinander verbunden sind, daß mögliche Vibrationen von den Antrieben oder aus der Umgebung nur auf das durch diese Baugruppen realisierte Gesamtsystem, nicht aber auf einzelne dieser Baugruppen wirken.
Zum Schutz der Baugruppen, der Justage sowie zur Beseitigung von Fremdlichteinflüssen wird die beschriebene Anordnung in ein nicht dargestelltes Gehäuse eingebaut.
In der weiteren Ausgestaltung des Ausführungsbeispieles werden im gleichen Gehäuse untergebracht: ein Steuerrechner 12, der die Ansteuerungsplatinen für die Positioniereinheiten 5, die Datenübernahmekarte des Bildsensors sowie die Ansteuerung des LCD-Projektors 6 sowie die Realisierung von Ein- und Ausgaben übernimmt, die Stromversorgungeinheiten für alle elektrischen und elektronischen Baugruppen, Netzanschluß-, Lüfter-,
Sicherungs- und Schaltelemente sowie die Tastatur-, Zeiger- und Bildschirmbaugruppen oder -Anschlüsse.
Durch die bei der Objektvernaessung realisierte 3D-Aufnahme der Oberfläche der Kiefermodelle werden mehrere Datensätze von unterschiedlichen Objektpositionen erzeugt, die jeweils eine Menge von Punktbeschreibungen enthalten.
In die Punktbeschreibungen gehen die 3D-Koordinaten der jeweiligen Oberflächenpunkte sowie gegebenenfalls auch ein Bildgrauwert ein.
Zu jedem Datensatz liegen weiterhin die Positionierungskoordinaten vor. Aufgrund der bekannten Anordnung des Modells kann für jeden vermessenen Oberflächenpunkt die Ausrichtung der Oberflächennormalen (innen-außen) angegeben werden. Die somit vorliegenden Daten werden in der weiteren Verarbeitung zunächst in ein einheitliches Koordinatensystem überführt, wobei die Positionsangaben der beiden Achsen 4, 11 (Fig. 2,3) genutzt werden. Gleichzeitig kann in dieser Phase bereits eine Datenreduzierung in der Weise stattfinden, daß in den Überlappungsbereichen der einzelnen Aufnahmen lokale Mittelwerte bzw. logische ODER-Entscheidungen genutzt werden.
Die Koordinatendaten werden dann vorteilhafterweise in eine Datenstruktur, wie sie unter der Bezeichnung OCTREE bekannt ist, eingelesen, wobei eine weitere, verfahrenstypische Reduktion der Datenmenge möglich ist. Bei der Nutzung der OCTREE-Strukturen wird eine Hierarchie von kubischen Raumabschnitten genutzt, wobei die Tiefe der Hierarchie (immer weitere Unterteilung der Kuben in acht weitere Kuben) von vornherein einstellbar ist. Durch die Begrenzung der Hierarchie
nach unten und der Einführung einer Koordinatenmittelung im untersten OCTREE-Niveau kann somit eine voreinstellbare Genauigkeit bzw. Grobheit der Datenrepräsentation realisiert werden, die entsprechenden Einfluß auf die Rechengeschwindigkeit und den erforderlichen Speicherplatz hat.
In der weiteren Verarbeitung werden über die resultierenden Oberflächenkoordinaten Polygonflächen gerechnet. Dies kann in der Weise geschehen, daß an einem beliebigen Startpunkt zunächst ein Dreieck mit den am nächsten liegenden Oberflächenkoordinaten gebildet und von den Seiten dieses Dreieckes ausgehend dann iterativ weitere Dreiecke bestimmt werden, bis keine freien Punkte mehr vorliegen. Für das so entstandene Dreiecksnetz kann in jedem Punkt die Ausrichtung der Flächennormalen aufgrund der ursprünglichen Kameraposition angegeben werden, so daß eine schattierte bzw. gerenderte Darstellung der Flächen fehlerfrei realisierbar ist. Für die Visualisierung der virtuellen Modelle können somit auch bekannte Darstellungsverfahren wie Phong oder Gouraud-Schattierung genutzt werden.
Für die Dokumentation und Nutzung der Kiefermodelle sind verschiedene Zusatzfunktionen wesentlich.
Deshalb werden folgende Möglichkeiten mittels geeigneter Programme realisiert:
30
■ eine wahlfreie Positionierung, Skalierung, Drehung der Objekte auf dem Bildschirm,
■ eine schnell herstellbare fixe Orientierung der Objekte auf dem Bildschirm,
■ die automatische Berechnung, Einblendung und interaktive Nachjustage der für die Kieferorthopädie
charakteristischen Ebenen Raphe-Median, Tuber- und Okklusionsebene,
■ die Möglichkeit, mittels graphischer Elemente Punktzu-Punkt-Messungen durchzuführen,
■ die Möglichkeit, mittels eines graphisch realisierten Meßschiebers (Messen des Abstandes zweier paralleler Anlegekanten) zu messen,
■ die Bestimmung von Raumwinkeln am Objekt,
■ das virtuelle Einfärben bestimmter Objektbereiche,
■ die Darstellung der Objekte in einem koordinatenbezogenen Falschfarbencode,
■ der automatische Vergleich zweier Kiefergeometrien,
■ die gleichzeitige Darstellung von Ober- und Unterkiefer mit separater Positionierungsmöglichkeit.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellte Ausführungsform. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Gfal
GM 21998DE-Wi
Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen
Bezugszeichenliste
1 Kamera
2 optische Achse der Kamera
3 Objektträgerplatte
4 Achse (erste Achse) des Moduls 5
5 Präzisionspositioniermodul (Objektträgereinheit; 6 Streifenprojektionseinheit
7 optische Achse der Projektionseinheit
8 Antrieb
25
9 Rechner
10 Tastatur
11 zweite Achse (Kippachse) des Moduls 5
12 Antrieb
&agr; Winkel

Claims (10)

Gfal GM 21998DE-Wi Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen Schutzansprüche
1. Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Präzisionspositioniermodul (5) wie Lineartisch, Drehtisch als Objektträgereinheit (3) zur Aufnahme und präzisen Positionierung mindestens eines Objekts wie Kiefermodell mit mindestens einer Einrichtung (1,6) zur Meßwertaufnahme und mit einem Rechner (9) zusammengebracht sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine digitale Kamera (1) so über einer Objektträgerplatte (3) des Präzisionspositioniermoduls (5) angeordnet ist, daß die optische Achse (2) der Kamera (1) mit einer senkrecht auf dem Mittelpunkt der Objektträgerplatte (3) stehenden Achse (4) zusammenfällt,
daß unter einem definierten Winkel (&agr;) zur optischen Achse (2) der Kamera (1) eine
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Streifenprojektionseinheit (6) so angeordnet ist, daß die optische Achse (7) der Projektionseinheit (6) die optische Achse (2) der Kamera (1) auf oder oberhalb der Objektträgerplatte (3) schneidet.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Objektträgerplatte (3) kreisförmig ausgeführt ist und Mittel zur Fixierung des Modells aufweist, und daß die Objektträgerplatte (3) mit einem Antrieb (8) verbunden ist, der eine wiederholgenaue Drehung der Objektträgerplatte (3) mit dem Modell um bis zu 360 Grad gewährleistet.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Objektträgereinheit (5) mit der für die Drehachse (4) zuständigen Antriebseinheit auf einem in mindestens zwei Richtungen um maximal 90 Grad drehbaren Adapter montiert ist, wobei die Drehachse
(4) der Objektträgereinheit (5) in einem Abstand von etwa der halben Objekthöhe über der Basisfläche der Objektträgerplatte (3) angeordnet ist und durch den Schnittpunkt der optischen Achsen (2, 7) von Kamera
(1) und Projektionseinheit (6) so verläuft, daß sie senkrecht zu der durch diese beiden Achsen (2, 7) aufgespannten Ebene steht.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
beide Drehachsen mit einem positionsgeregelten Antrieb verbunden sind, der eine automatische Positionierung mit hoher Wiederholgenauigkeit gewährleistet.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Antrieb mit einem Nullpunktsensor wie Gabellichtschranke und mit Endlagensensoren ausgestattet ist.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Kalibriernormal vorgesehen ist.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die baugruppen Projektionseinheit (6), Kamera (1), Präzisionspositioniermodul (5) mit Objektträgerplatte (3) einschließlich aller Antriebe so miteinander verbunden sind, daß mögliche Vibrationen nur auf das durch diese Baugruppen realisierte Gesamtsystem, nicht aber auf einzelne Baugruppen wirken.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Baugruppen in ein Gehäuse eingebaut sind.
10.Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, 10 dadurch gekennzeichnet, daß
im gleichen Gehäuse ein Steuerrechner (9), der die Ansteuerungsplatinen für das Präzisionspositioniermodul (5), die Datenübernahmekarte des Bildsensors sowie die Ansteuerung des LCD-Projektors sowie die Realisierung von Ein- und Ausgaben übernimmt, die Stromversorgungseinheiten für alle elektrischen und elektronischen Baugruppen, Netzanschluß-, Lüfter-, Sicherungs- und Schaltelemente sowie die Tastatur-, Zeiger- und Bildschirmbaugruppen oder -Anschlüsse eingebracht sind.
DE29812907U 1998-07-11 1998-07-11 Anordnung zur Herstellung von virtuellen, dreidimensionalen Modellen, insbesondere von Kiefermodellen Expired - Lifetime DE29812907U1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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