JP3588179B2

JP3588179B2 - 3D measurement system for tooth model

Info

Publication number: JP3588179B2
Application number: JP34513995A
Authority: JP
Inventors: 睦司村本
Original assignee: 株式会社ユニスン
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: JPH09159419A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、患者の歯と顎堤の印象を採った歯模型の３次元形状を非接触で計測し、その形状をディジタルデータ化して用いる歯模型の３次元計測システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、患者から採った歯と顎堤の印象石膏模型である歯模型は、患者の口腔内情報を具体的に３次元的に示すものであるので、患者の現状が容易に認識でき、歯科治療に役立つ場合が多い。また、この歯模型を主模型として、治療を目的として加工作業を行うための作業用模型や学術研究，実験を目的として用いられる研究用模型などの複模型が製作される。
【０００３】
このように、歯模型は、患者の口腔内情報を３次元的に表現できるので、歯科治療に役立つとともに、各種の複模型のマスタとなるため、これを一定期間保管しておく必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記歯模型を一定期間保管すると、年々保管量が増加することになり、保管スペースがなくなるという問題があった。また、矯正治療の場合、治療が長期にわたることから、歯模型の保管量が特に多くなるという問題もあった。
【０００５】
この発明は、上記の問題点を解決して、歯模型を非接触で３次元計測し、ディジタルデータ化してコンピュータに保存するとともに、歯模型を容易に再現できるようにして、歯模型の保管を不要にすることができる歯模型の３次元計測システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、患者の歯模型の３次元形状を非接触で計測し、その形状をディジタルデータ化する３次元計測手段と、上記３次元計測手段で生成されたディジタルデータを患者ごとに記憶する記憶手段と、記憶されたディジタルデータに基づいて歯模型を再現する再現手段とを備えている。
上記構成によれば、患者の歯模型が３次元計測手段により計測されディジタルデータ化されて、記憶手段により記憶され、この記憶されたディジタルデータに基づいて、容易に歯模型を再現できるので、歯模型そのものを保管する必要がなくなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の一実施形態に係る歯模型の３次元計測システムのブロック図を示す。このシステムは、患者の上下顎の歯と顎堤の印象を採った歯模型の３次元形状を非接触で計測し、その形状をディジタルデータ化する３次元画像計測装置のような３次元計測手段２と、３次元計測手段２からディジタルデータを読み出し、記憶手段６に書き込む書込／読出手段４と、ディジタルデータを患者ごとに記憶するハードディスクのような記憶手段６と、記憶されたディジタルデータに基づいて歯模型を再現する再現手段８とを備えている。なお、書込／読出手段４は、本システム全体を制御するコンピュータ（ＣＰＵ）に内蔵されている。
【０００８】
図２に、３次元計測装置の一例を示す斜視図を示す。この装置は、例えば、三角測量に基づくレーザスリット光切断法により、歯模型１０を非接触で計測するパターン投影方式（光切断方式）計測装置である。この他に、マルチスリットレーザとＣＣＤカメラとによる多重露光高速計測装置やレーザスポットによるポイント計測装置などを用いてもよい。なお、この図では、上下顎の歯模型１０が表されているが、これは上下顎の咬合状態を確認するためのものであり、実際には、咬合状態の確認後に上下顎の歯模型１０を分解し、上顎または下顎の歯模型１０が単独で計測される。
【０００９】
この装置は、半導体レーザのようなレーザ光源１１からレーザ光を発生させ、ポリゴンミラー１３を回転することにより、スリット光を歯模型１０に照射する。撮像部１２は、例えば２台のＣＣＤカメラ１２Ａ，１２Ｂで、スリット光像を計測する。駆動手段１６は、例えばステッピングモータを有し、歯模型１０を固定した各テーブルを所定位置に移動させる。
【００１０】
図３に、図１の各手段を具体的な装置で示した歯模型の３次元計測システムの構成図を示す。以下、この図により本システムの動作を説明する。
まず、患者の上下顎の印象が公知の印象材により採られて作成された歯模型１０が、テーブル１４に固定されている。駆動手段１６は、このテーブル１４を、Ｘ方向に移動することにより、スリット光を歯模型１０に対しスキャン（走査）するように駆動する。この状態で、光源検出部１７は、撮像部１２から送られてくるビデオ信号の各走査線上における、スリット光像の画面座標（ラスタ座標）と輝度データをＡ／Ｄ変換して検出する。データ生成部１８は、この検出データに基づいて、歯模型１０の形状を示すディジタルデータを生成する。このディジタルデータは、ＣＰＵ２０に内蔵された書込／読出手段４によりリアルタイムで読み出され、ハードディスク６に書き込まれる。
【００１１】
なお、光を使用する計測方法では歯模型１０の形状でオーバーハング部分が不可視領域となるので、歯模型１０の周方向の分割計測や歯模型１０の複数方向からの計測により、歯模型１０全体の形状を計測し、各計測データについて座標変換処理やデータ合成処理を行うことにより、３次元データを得るようにしてもよい。
【００１２】
図４に、書込／読出手段４によりハードディスク６に書き込まれるディジタルデータの内容を示す。このように、ハードディスク６には、患者のＩＤ（ここでは患者名）ごとに計測日や歯模型１０の形状を示すディジタルデータが３次元座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の集合として書き込まれている。なお、３次元形状を詳細に得ようとすると、点列Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…の間隔を細かいピッチにすればよいが、本システムでは、計測条件でそのデータ間隔を設定できるようになっている。
【００１３】
図３の再現装置８には、例えば、５軸のＮＣ工作機や３次元造形装置が用いられる。さらに、３次元造形装置には、紫外線硬化樹脂の光造形装置、熱可塑性樹脂の積層装置、または紙の積層装置等がある。
【００１４】
ＮＣ工作機を５軸、つまり、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の平行移動とＸ，Ｙ軸回りの回転とを行う５軸としたのは、歯模型１０には、前歯またはその顎堤に水平方向に凹んだオーバーハング部分があることから、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の平行移動のみを行う３軸では加工が困難だからである。このＮＣ工作機を用いる場合には、ハードディスク６に記憶されたディジタルデータは、ＣＰＵ２０内のデータ加工手段２２により、ＧコードデータのようなＮＣ加工用データに変換される。
【００１５】
また、再現装置８に３次元造形装置を用いる場合には、ディジタルデータは、ＣＰＵ２０内のデータ加工手段２２により、ＳＴＬデータのような造形用データに変換される。例えば、紫外線硬化樹脂の光造形装置を用いる場合、ＳＴＬデータに基づいて、周知の光造形の技術を使用して光硬化性樹脂にレーザ光を当てて歯模型を再現する。こうして、加工された３次元ディジタルデータにより歯模型を再現することができる。
【００１６】
以上のように、本システムにより、患者の歯模型がディジタルデータ化され、ハードディスク６に記憶されて、いつでもそのデータを取り出して歯模型１０を容易に再現することができるので、歯模型そのものを保管する必要がなくなり、保管スペースの問題を解消することができる。
【００１７】
また、患者の歯模型１０の形状がディジタルデータ化されることから、医師や技工所間、病院間、または大学間で、回線を用いてデータ通信できるので、歯科治療の指示や検討を双方向でリアルタイムに行うことができる。
【００１８】
【効果】
この発明によれば、患者の歯模型が３次元計測手段により計測されディジタルデータ化されて、記憶手段により記憶され、この記憶されたディジタルデータに基づいて、容易に歯模型を再現できるので、歯模型そのものを保管する必要がなくなる。これにより、歯模型の保管を不要にすることができる歯模型の３次元計測システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る歯模型の３次元計測システムを示すブロック図である。
【図２】３次元計測装置の一例を示す斜視図である。
【図３】上記歯模型の３次元計測システムの一例を具体的に示す構成図である。
【図４】記憶手段に記憶されたデータ内容を示す図である。
【符号の説明】
２…３次元計測手段、４…書込／読出手段、６…記憶手段、８…再現手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tooth model three-dimensional measurement system that measures the three-dimensional shape of a tooth model that takes an impression of a patient's teeth and a ridge by non-contact, and converts the shape into digital data.
[0002]
[Prior art]
In general, a tooth model, which is an impression plaster model of teeth and ridges taken from a patient, specifically shows the intraoral information of the patient in a three-dimensional manner. Often useful. Using this tooth model as a main model, a composite model such as a working model for performing a processing operation for the purpose of treatment and a research model used for the purpose of academic research and experiment is manufactured.
[0003]
As described above, the tooth model can three-dimensionally represent the intraoral information of the patient, which is useful for dental treatment, and serves as a master of various multiple models. Therefore, it is necessary to store the master for a certain period of time.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the tooth model is stored for a certain period of time, the amount of storage increases year by year, and there is a problem that storage space is exhausted. In addition, in the case of orthodontic treatment, there is a problem that the storage amount of the tooth model is particularly large since the treatment is performed for a long time.
[0005]
The present invention solves the above-mentioned problems, measures the tooth model three-dimensionally in a non-contact manner, converts it into digital data and saves it in a computer. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional tooth model measurement system that can be made unnecessary.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a three-dimensional measuring means for measuring a three-dimensional shape of a patient's tooth model in a non-contact manner and converting the shape into digital data, and a digital model generated by the three-dimensional measuring means. There are provided storage means for storing data for each patient, and reproduction means for reproducing a tooth model based on the stored digital data.
According to the above configuration, the patient's tooth model is measured by the three-dimensional measuring means, converted into digital data, stored in the storage means, and the tooth model can be easily reproduced based on the stored digital data. There is no need to store the model itself.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of a tooth model three-dimensional measurement system according to an embodiment of the present invention. This system measures the three-dimensional shape of a tooth model that captures the impression of the patient's upper and lower jaw teeth and the ridge, in a non-contact manner, and provides three-dimensional measurement means such as a three-dimensional image measurement device that converts the shape into digital data. 2, a writing / reading unit 4 for reading digital data from the three-dimensional measuring unit 2 and writing the digital data to the storage unit 6, a storage unit 6 such as a hard disk for storing digital data for each patient, Reproduction means 8 for reproducing the tooth model based on the reproduction data. The writing / reading means 4 is built in a computer (CPU) that controls the entire system.
[0008]
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the three-dimensional measuring device. This device is a pattern projection type (light cutting type) measuring device for measuring the tooth model 10 in a non-contact manner, for example, by a laser slit light cutting method based on triangulation. In addition, a multi-exposure high-speed measuring device using a multi-slit laser and a CCD camera or a point measuring device using a laser spot may be used. In this figure, the tooth model 10 of the upper and lower jaws is shown, but this is for confirming the occlusal state of the upper and lower jaws. And the upper or lower jaw model 10 is measured independently.
[0009]
This apparatus irradiates a tooth model 10 with slit light by generating laser light from a laser light source 11 such as a semiconductor laser and rotating a polygon mirror 13. The imaging unit 12 measures a slit light image using, for example, two CCD cameras 12A and 12B. The driving unit 16 has, for example, a stepping motor, and moves each table on which the tooth model 10 is fixed to a predetermined position.
[0010]
FIG. 3 shows a configuration diagram of a three-dimensional tooth model measuring system in which each means of FIG. 1 is shown by a specific device. Hereinafter, the operation of the present system will be described with reference to FIG.
First, a tooth model 10 created by taking impressions of a patient's upper and lower jaws with a known impression material is fixed to a table 14. The drive unit 16 drives the table 14 to move the table 14 in the X direction so that the slit light scans the tooth model 10. In this state, the light source detection unit 17 detects the screen coordinates (raster coordinates) and the luminance data of the slit light image on each scanning line of the video signal sent from the imaging unit 12 by A / D conversion and detects them. The data generator 18 generates digital data indicating the shape of the tooth model 10 based on the detected data. The digital data is read out in real time by the writing / reading means 4 built in the CPU 20 and written to the hard disk 6.
[0011]
In the measurement method using light, since the overhang portion becomes an invisible area due to the shape of the tooth model 10, the entire tooth model 10 is measured by dividing the tooth model 10 in the circumferential direction and measuring the tooth model 10 from a plurality of directions. The three-dimensional data may be obtained by measuring the shape of the measurement data and performing coordinate conversion processing or data synthesis processing on each measurement data.
[0012]
FIG. 4 shows the contents of digital data written to the hard disk 6 by the writing / reading means 4. As described above, digital data indicating the measurement date and the shape of the tooth model 10 is written as a set of three-dimensional coordinate values P (X, Y, Z) on the hard disk 6 for each patient ID (here, patient name). ing. In order to obtain a three-dimensional shape in detail, the interval between the point strings P1, P2, P3,... May be set to a fine pitch. In the present system, however, the data interval can be set under measurement conditions. I have.
[0013]
As the reproduction device 8 in FIG. 3, for example, a 5-axis NC machine tool or a three-dimensional modeling device is used. Further, examples of the three-dimensional modeling apparatus include an optical molding apparatus of an ultraviolet curable resin, a lamination apparatus of a thermoplastic resin, and a lamination apparatus of paper.
[0014]
The NC machine tool has five axes, that is, five axes that perform parallel movement in the X, Y, and Z directions and rotation about the X and Y axes. This is because it is difficult to machine with three axes that perform only parallel movement in the X, Y, and Z directions since there is an overhang portion that is recessed. When using this NC machine tool, the digital data stored in the hard disk 6 is converted into NC processing data such as G code data by the data processing means 22 in the CPU 20.
[0015]
When a three-dimensional modeling device is used as the reproduction device 8, the digital data is converted into modeling data such as STL data by the data processing means 22 in the CPU 20. For example, when using an optical molding device made of an ultraviolet curable resin, a tooth model is reproduced by applying a laser beam to the photocurable resin based on STL data using a known optical molding technology. Thus, the tooth model can be reproduced by the processed three-dimensional digital data.
[0016]
As described above, with this system, the patient's tooth model is converted into digital data, stored in the hard disk 6, and the data can be taken out at any time and the tooth model 10 can be easily reproduced. And the problem of storage space can be eliminated.
[0017]
In addition, since the shape of the patient's tooth model 10 is converted into digital data, data communication can be performed using a line between doctors and laboratories, between hospitals, or between universities. Can be done in real time.
[0018]
【effect】
According to the present invention, the tooth model of the patient is measured by the three-dimensional measuring means, converted into digital data, stored by the storage means, and the tooth model can be easily reproduced based on the stored digital data. There is no need to store the model itself. This makes it possible to provide a three-dimensional tooth model measurement system that does not require storing the tooth model.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a three-dimensional measurement system for a tooth model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a three-dimensional measuring device.
FIG. 3 is a configuration diagram specifically showing an example of the three-dimensional measurement system of the tooth model.
FIG. 4 is a diagram showing data contents stored in a storage unit.
[Explanation of symbols]
2 ... three-dimensional measuring means, 4 ... writing / reading means, 6 ... storage means, 8 ... reproducing means.

Claims

患者の歯模型の３次元形状を非接触で計測し、その形状をディジタルデータ化する３次元計測手段と、
上記３次元計測手段で生成されたディジタルデータを患者ごとに記憶する記憶手段と、
記憶されたディジタルデータに基づいて歯模型を再現する再現手段とを備えた歯模型の３次元計測システム。Three-dimensional measuring means for measuring the three-dimensional shape of the patient's tooth model in a non-contact manner and converting the shape into digital data;
Storage means for storing digital data generated by the three-dimensional measurement means for each patient;
A three-dimensional tooth model measuring system, comprising: a reproducing unit that reproduces a tooth model based on stored digital data.