SE501820C2

SE501820C2 - Method and apparatus for creating a model of a dental restoration

Info

Publication number: SE501820C2
Application number: SE9301749A
Authority: SE
Inventors: Erik Oden; Fredrik Aastroem
Original assignee: Tritech Mekatronik Ab
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1995-05-22
Also published as: SE9301749D0; WO1994027523A1; SE9301749L

Abstract

The present invention relates to a method and to an arrangement for preparing a tooth restoration model for the restoration of a full tooth or part of a tooth. The arrangement functions to determine measurement values, by measuring a first surface (31) of an object (2) to be measured. The object (2) may be a tooth, the copy of a tooth, an impression of a tooth, or a prepared part of a tooth. The arrangement also functions to move the object so as to enable the object to be scanned at a plurality of points thereon, for which points a distance is calculated by optical triangulation. By compilation with data relating to movement of the object there are obtained measurement values which constitute a data description of the outer surface (31, 51) of the object or a part of this outer surface. The arrangement includes a computer unit which processes the measurement values and generates the aforesaid model therefrom in the form of a data description of its surfaces.

Description

501 šzo 21 10 15 20 25 30 Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att lösa ovannämnda problem. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.

Dvs en optisk inläsning av en tand eller tandavtryck med tillräcklig noggrannhet, en numerisk behandling av den inlästa datamängden så att det går att skapa en geometrisk tredimensionell modell. Den geometriska modellen bygger på den inlästa ytan så att någon del av modellens yta överensstämmer med eller passar mot den inlästa ytan. Problemlösningen framgår av den kännetecknande delen av patentkraven.That is, an optical reading of a tooth or tooth imprint with sufficient accuracy, a numerical processing of the loaded amount of data so that it is possible to create a geometric three-dimensional model. The geometric model is based on the loaded surface so that any part of the model's surface corresponds to or fits against the loaded surface. The solution to the problem appears from the characterizing part of the claims.

Uppﬁnningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av ett utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar.The invention will be described in more detail below with the aid of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings.

Figur 1 visar en schematiskt planvy över ett system for att utföra ett forfarande enligt föreliggande uppfinning. För detta ändamål utnyttjas ett rotationsbord (1), ett mätobjekt (2), en provbänk (3) för att fixera utrustningen på, instrumenthållare (4) för att spänna fast linser och laser/givare, hållarﬁxturer med spår (5) för att spänna fast instrumenthållarrta, en plan konvex lins (6) fór att fokusera laserstrålen, en diodlaser med inbyggd kollimator (7) vilken ger ifrån sig en laserstråle (8), en akromatisk lins (9) för att samla upp det reﬂekterade ljuset, en ljuskänslig givare (10), drivelektronik och elektronik för att behandla mätsignalerna (11), en dator (12) för att lagra mätvärden och utföra den numeriska behandlingen, samt en apertur (13) för att göra laser strålen mindre och rund. Vinkeln mellan laserstrålen och axeln genom givaren och den alcromatiska linsen betecknas ot.Figure 1 shows a schematic plan view of a system for carrying out a method according to the present invention. For this purpose, a rotary table (1), a measuring object (2), a test bench (3) are used to fix the equipment, instrument holder (4) for clamping lenses and laser / sensor, hold ﬁ xtures with grooves (5) for clamping fixed instrument holder type, a flat convex lens (6) for focusing the laser beam, a diode laser with a built-in collimator (7) which emits a laser beam (8), an achromatic lens (9) for collecting the reflected light, a light-sensitive sensor (10), drive electronics and electronics for processing the measurement signals (11), a computer (12) for storing measured values and performing the numerical processing, and an aperture (13) for making the laser beam smaller and round. The angle between the laser beam and the axis through the sensor and the alchromatic lens is denoted ot.

Figur 2 visar samma system som ﬁgur 1 men sett ifrån sidan. Ett drivsystem (17) innefattande en motor driver en skruv (15) och rotationsplattan (1) sitter monterad på skruven (15) och fås härmed att rotera i beroende av motorns varvtal. Skruven sitter i en mutter (16) och då skruven roterari muttem (16) vilken är fast höjer sig rotationsplattan (1). Vinkeln ß är vinkeln mellan laserstrålen (8) och horisontalplanet (50).Figure 2 shows the same system as Figure 1 but seen from the side. A drive system (17) comprising a motor drives a screw (15) and the rotation plate (1) is mounted on the screw (15) and is hereby made to rotate depending on the speed of the motor. The screw is located in a nut (16) and when the screw rotates in the nut (16) which is fixed, the rotation plate (1) rises. The angle ß is the angle between the laser beam (8) and the horizontal plane (50).

Figur 3 illustrerar principen for optisk triangulering. Ljus från ljuskällan (S) träffar ytan (B) som är optisk ojärnn. Den belysta punkten avspeglar sig i 10 20 25 30 aa ¥so1 szo punkten (b') i planet (D) genom linsen (L) i vinkeln (<|>) från ljuskällans optiska axel. Antag nu att ytan (B) ﬂyttas sträckan (h). Då kommer den belysta punkten (c) att avspeglas i (c') med ett avstånd i planet (D) ifrån (b') benämnt (a) som bestäms av den inverterbara funktionen; a = F(h) Figur 4 visar en tandbåge sedd i ocklusal aspekt, dvs ﬁån tuggytan.Figure 3 illustrates the principle of optical triangulation. Light from the light source (S) hits the surface (B) which is optically uneven. The illuminated point is reflected in the point (b ') of the plane (D) through the lens (L) at an angle (<|>) from the optical axis of the light source. Now assume that the surface (B) ﬂ is flattened by the distance (h). Then the illuminated point (c) will be reflected in (c ') by a distance in the plane (D) from (b') called (a) which is determined by the invertible function; a = F (h) Figure 4 shows a dental arch seen in the occlusal aspect, ie ﬁ from the chewing surface.

Tanduppsättníngen delas in 4 kvartiler. I varje kvarﬁl ﬁnns två incisiver (IM), en canin (25), två premolarer (26) och tre molaner (27). De ytor som vetter in mot tungan(21) kallas linguala ytor. Tändemas facialytor vetter utåt (18, 19), distala approximalytor bakåt (22) och mesiala approximalytoma framåt i munnen. Tändema tuggytor (20) kallas ockusalytor.The set of teeth is divided into 4 quartiles. Each incision contains two incisors (IM), a canine (25), two premolars (26) and three molans (27). The surfaces facing the tongue (21) are called lingual surfaces. The facial surfaces of the teeth face outwards (18, 19), the distal proximal surfaces backwards (22) and the mesial proximal surfaces forwards in the mouth. The inflamed chewing surfaces (20) are called occlusion surfaces.

Figur SA visar ett basstycke (28) med en tandlcrona (29). Basstycket (28) kan vara en preparerad tand. Alternativt kan basstycket (28) utgöras av en konstgjord pelare, exempelvis i det fall att tanden är rotfylld Kronan (29) kan göras homogen helt i ett material t.ex. guld eller i två delar (33,34) i två olika material. Närmast den preparerade tandytan (31) sitter då en hätta (33) i t.ex. titan. Utanpå hättan bygger en tandtekníker ytterkonturen i t.ex. porslin. Den yttre delen (34) har en ytteryta (43). Mellan den preparerade tandytan (31) och hättans inneryta (32) ﬁnns en smal cementspalt (36). Den preparerade ytans gränser (30) kallas preparationsgñns.Figure SA shows a base piece (28) with a tooth crown (29). The base piece (28) may be a prepared tooth. Alternatively, the base piece (28) can consist of an artificial pillar, for example in the case that the tooth is root-filled. The crown (29) can be made completely homogeneous in a material e.g. gold or in two parts (33,34) in two different materials. Closest to the prepared tooth surface (31) is then a cap (33) in e.g. titanium. On the outside of the hood, a dental technician builds the outer contour in e.g. porcelain. The outer part (34) has an outer surface (43). There is a narrow cement gap (36) between the prepared tooth surface (31) and the inner surface (32) of the cap. The boundaries of the prepared surface (30) are called the preparation surface.

Figur SB visar en förstoring av ett inringat stycke (510) från ﬁg. 5A.Figure SB shows an enlargement of a circled piece (510) from ﬁ g. 5A.

Figur 6A visar en fasad (38) på facialytan på en incisiv (24). En fasad kan vara gjord i t.ex. plast eller keramik. Fasaden är fast på den preparerade tandytan (31) med ett cement i spalten (36). Fasadens inneryta (37) följer den preparerade tandytan (31). Cementspalten (36) kan vara i storleksordningen 50 um. (30) markerar preparationsgränsen.Figure 6A shows a facade (38) on the facial surface of an incisor (24). A facade can be made of e.g. plastic or ceramic. The façade is fixed to the prepared tooth surface (31) with a cement in the gap (36). The inner surface (37) of the façade follows the prepared tooth surface (31). The cement gap (36) can be in the order of 50 μm. (30) marks the preparation limit.

Figur 6B visar en förstoring av ett inringat stycke från ñg. 6A. 501 ázo q 10 15 20 25 30 Figur 7 visar en bro (39) med ett hängande led (40). Brofástena (41) och (42) är i detta fallet preparerade för en lcrona. Ett brofåste kan lika gärna vara en fasad eller ett inlägg. En bro kan bestå av ﬂera brofästen och ﬂera hängande led.Figure 6B shows an enlargement of a circled piece from ñg. 6A. 501 ázo q 10 15 20 25 30 Figure 7 shows a bridge (39) with a hanging joint (40). The bridge supports (41) and (42) are in this case prepared for a lcrona. A bridge attachment can just as easily be a facade or a post. A bridge can consist of bro your bridge brackets and ﬂ your hanging joints.

Figur 8.1 , 8.2 och 8.3 visar en premolar (26) preparerad för ett inlägg. Den preparerade kaviteten kan fyllas ut med Lex. amalgam eller plast.Figures 8.1, 8.2 and 8.3 show a premolar (26) prepared for an insert. The prepared cavity can be filled with Lex. amalgam or plastic.

Preparationsgränsen (30) markerar gränsen mellan den normala tandytan och den utborrade kaviteten.The preparation boundary (30) marks the boundary between the normal tooth surface and the drilled cavity.

Figur 9 visar en tandmodell (2) med en yta som skall läsas in (31).Figure 9 shows a dental model (2) with a surface to be loaded (31).

Preparationsgränsen (30) markerar gänsen mot det område (51) som ej behöver läsas in för skapandet av en geometrisk modell.The preparation boundary (30) marks the goose against the area (51) that does not need to be loaded to create a geometric model.

Med hänvisning till ñgur 1 beskrivs nedan en utföringsforrrt av föreliggande uppﬁnning.With reference to Figure 1, an embodiment of the present invention is described below.

Tanden eller tandavtrycket ñxeras på rotationsbordet 1. Såsom beskrivits ovan kan drivsystemet 17 orsaka dels en roterande rörelse av mätobjektet, dels en stigande rörelse. Eftersom skruven 15 löper i muttems 16 gängor erhålls ett bestämt förhållande mellan rotationshastigheten och stigningen. En annan utföringsform kan vara att mätobjektet är ﬁxerat och istället roterar laser- givar paketet runt mätobjektet, det väsentliga är att man täcker av hela mätobjektet.The tooth or tooth impression is exerted on the rotating table 1. As described above, the drive system 17 can cause both a rotating movement of the measuring object and a rising movement. Since the screw 15 runs in the threads of the nut 16, a certain ratio is obtained between the rotational speed and the pitch. Another embodiment can be that the measuring object is ﬁxerted and instead the laser sensor rotates the package around the measuring object, the essential thing is that you cover the entire measuring object.

Enligt ytterligare en annan utforingsform orsakas vinkeln ß att löpa från exempelvis 0° till l80°. På så vis erhålls en kontur av mätobjektet vid inläsning. Genom att läsa in ﬂera sådana konturer i kombination med vridning av mätobjektet erhålls mätdata med information om mätobjektets tredimensionella struktur.According to yet another embodiment, the angle ß is caused to run from, for example, 0 ° to 180 °. In this way, a contour of the measuring object is obtained when reading. By reading sådana your such contours in combination with rotation of the measuring object, measurement data is obtained with information about the three-dimensional structure of the measuring object.

En ljuskälla belyser modellen eller tandavtrycket 2 i en punkt med vinkeln ß (ﬁg.2) från horisontalplanet 50. Vinkeln ß kan varieras inom intervallet 0-l80° men företrädesvis inom intervallet 30-70°. Enligt den forsta utföringsforrnen är vinkeln 45°. Ljuskällan omfattar en laser 7 med kollimerat ljus, lcravet på detta ljus är att strålen 8 har en liten diameter och att divergensen är låg för att få tillräckligt skärpedjup. Strålen måste vara smal därför att det är viktigt att ljusstrålen orsakar en liten ljuspunkt 210 på mätobjektet eftersom det 10 15 20 25 30 5 iso1 820 uppmätta värdet är ett medelvärde av den yta som punkten belyser. Om punkten kan göras liten får man alltså mer exakta värden av hur mätobjektets sanna yta ser ut. Det optimala är att strålen har samma diameter inom hela mätintervallet och i strävan att nå dit måste divergensen hållas låg.A light source illuminates the model or tooth impression 2 at a point with the angle ß (ﬁ g.2) from the horizontal plane 50. The angle ß can be varied in the range 0-180 ° but preferably in the range 30-70 °. According to the first embodiment, the angle is 45 °. The light source comprises a laser 7 with collimated light, the requirement for this light is that the beam 8 has a small diameter and that the divergence is low to obtain sufficient depth of field. The beam must be narrow because it is important that the light beam causes a small point of light 210 on the measuring object because the measured value iso1 820 is an average value of the surface illuminated by the point. If the point can be made small, you thus get more accurate values of what the true surface of the measuring object looks like. The optimum is that the beam has the same diameter within the entire measuring range and in the effort to reach it, the divergence must be kept low.

För att få ned ljussu-ålens diameter kan man avskärma lj usstrålen med hjälp av en apertur 13 och/eller fokusera ljuset med hjälp av en lins 6. Ljusstrålens diameter måste vara liten så att punkten som träffar tanden eller tandavtrycket blir liten. I och med att tanden eller tandavtryckets yta är mycket ojämn i förhållande till ljusets våglängd kommer ljuset att reflekteras och spridas.To reduce the diameter of the light beam, the light beam can be shielded by means of an aperture 13 and / or the light can be focused by means of a lens 6. The diameter of the light beam must be small so that the point hitting the tooth or tooth impression becomes small. Since the surface of the tooth or tooth impression is very uneven in relation to the wavelength of the light, the light will be reflected and scattered.

I en bestämd vinkel ot (ﬁg. 1) från laserljusets optiska axel samlas det reﬂekterande ljuset upp med hjälp av en akromatisk lins 9. Vinkeln ot kan varieras inom intervallet 0-90° men företrädesvis inom intervallet l0-40°.At a certain angle ot (ﬁ g. 1) from the optical axis of the laser light, the reflecting light is collected by means of an achromatic lens 9. The angle ot can be varied in the range 0-90 ° but preferably in the range 10-40 °.

Enligt denna utföringsform är vinkeln 30°. Linsen 9 kan även vara en lins av annan typ än en akromatisk. Det reﬂekterande ljuset träffar ett ljuskänsligt element i en punkt 14 . Detta ljuskänsliga element sitter på en givare 10 vars utsignal är proportíonell mot var på elementet lj uspunktens intensitetsmax träffar, dvs om ljuspunkten ändrar läge så ändras givarens utsignal i motsvarande grad, det går även att få ut ljusets intensitet från givaren. Genom att tillämpa principen för optisk triangulering (Pig. 3) får man ett funktionsbestämt förhållande mellan ljuspunktens position i radiell riktning på mätobjektet och intensitetsmax på givarelementet. Laserljuset och givaren moduleras med en och samma ﬁekvens för att minimera påverkan av omkringliggande ljus.According to this embodiment, the angle is 30 °. The lens 9 may also be a lens of a type other than an achromatic one. The reflecting light strikes a light-sensitive element in point 14. This light-sensitive element is located on a sensor 10 whose output signal is proportional to where on the element the light max intensity max hits, ie if the light point changes position, the sensor output signal changes correspondingly, it is also possible to get the light intensity from the sensor. By applying the principle of optical triangulation (Fig. 3), a function-determined relationship is obtained between the position of the light point in the radial direction on the measuring object and the intensity max on the sensor element. The laser light and the sensor are modulated with one and the same sequence to minimize the influence of ambient light.

Utsignalen, som varierar med var på givarelementet ljuspunkten träffar, signalbehandlas och mäts i elektronikdelen ll för att sedan lagras i en minnesarea i en dator 12.The output signal, which varies with where on the sensor element the light point hits, is signal processed and measured in the electronics part 11 and then stored in a memory area in a computer 12.

Mätobjektet bringas i rotation genom att köra motorn. Med en bestämd frekvens görs inrnätningar av punkter på mätobjektet 2. Tack vare att mätobjektet roterar och höjer sig en aning för varje varv kan man täcka in objektet. Med hänvisning till ﬁg. 5A, SB, 6A, 6B och ﬁg. 9 avläses mätobjektets yta 31 på ena sidan av preraratíonsgränsen 30. För att säkerställa att all intressant information erhålls kan avläsning vidare ske av den yta som ska utgöra preparationsgränsen 30, samt en del av den yta 51 som är på andra sidan preparationsgränsen 30. 501 ázo t, 10 15 20 25 30 För att bestämma preparationsgränsen 30 kan operatören innan inläsningen märka ut densamma genom att på mätobjektet 2 måla upp till preparationsgränsen 30, alltså det område 51 som inte skall vara med.The measuring object is brought into rotation by running the motor. With a certain frequency, nets are made of points on the measuring object 2. Thanks to the fact that the measuring object rotates and rises slightly for each revolution, the object can be covered. With reference to ﬁ g. 5A, SB, 6A, 6B and ﬁg. 9, the surface 31 of the measuring object is read on one side of the preparation boundary 30. To ensure that all interesting information is obtained, further reading can take place of the surface which is to constitute the preparation boundary 30, and a part of the surface 51 which is on the other side of the preparation boundary 30. 501 ázo To determine the preparation limit 30, the operator can mark it before loading by painting on the measuring object 2 up to the preparation limit 30, i.e. the area 51 which is not to be included.

Målningen sker med en färg som reﬂekterar annorlunda än mätobjektets yta I detta utföringsexempel markeras området 51 med en svan färg som ger en särnre reflektion av ljuset än originalytan. Målning behöver inte ske av hela området 51 utan det räcker med att markera en linje vid preparationsgränsen 30. Vid inläsning detekteras en betydligt svagare signal, eller ingen signal alls där det är målat fram till preparationsgränsen 30. Genom en enkel analys av de vid inläsningen insamlade mätdata går det härav att få fram preparationsgränsen. Ett annat sätt att nå samma resultat är att belägga området 51 med ett material vars reﬂektionsfaktor slciljer sig ifrån mätobjektets normala yta. Mämíngarna lagras tillsammans med syrrkroniseringsdata från motordrivsteget för att det ska vara möjligt att veta var på ytan respektive värde härrör sig ifrån.The painting takes place with a color that reacts differently from the surface of the measuring object. In this exemplary embodiment, the area 51 is marked with a swan color which gives a more reflective reflection of the light than the original surface. Painting does not have to take place over the entire area 51, it is sufficient to mark a line at the preparation boundary 30. When reading, a significantly weaker signal is detected, or no signal at all where it is painted up to the preparation boundary 30. By a simple analysis of the collected during reading measurement data, it is possible to obtain the preparation limit. Another way of achieving the same result is to coat the area 51 with a material whose reaction factor differs from the normal surface of the measuring object. The memories are stored together with oxygen synchronization data from the motor drive so that it will be possible to know where on the surface the respective value originates from.

De inlästa punktema på den avlästa ytan transformeras till punkter i ett koordinatsystem t.ex. kartesiskt, polärt eller cylíndriskt. Denna grupp av inlästa punkter representerar tillsammans den inlästa ytan.The loaded points on the read surface are transformed into points in a coordinate system e.g. Cartesian, polar or cylindrical. This group of loaded dots together represents the loaded surface.

Den på ovan beskrivna vis insamlade informationen kan sedan användas för att skapa en mycket noggrann modell av restaurationen, såsom beskrivs nedan.The information collected in the manner described above can then be used to create a very accurate model of the restoration, as described below.

En solid modell av en restauration består av ytor. Dessa ytor kan vara representerade i punktform, som plana polygona ytor, eller som parametrisk beskrivna ytor. Dessutom kan linjer, kurvor och punkter på ytan ha sin egen representation for Lex. beslcrivning eller markering av preparationsgränsen.A solid model of a restaurant consists of surfaces. These surfaces can be represented in point form, as flat polygonal surfaces, or as parametrically described surfaces. In addition, lines, curves and points on the surface may have their own representation for Lex. description or marking of the preparation limit.

Med en yta representerad i punktform menas att en mängd punkter där alla punkter är punkter i en yta bildar en representation av denna yta. Punkterna i planet är typade och kan vara kantpunkter, hömpunkter och ytpunkter. Kant och hörnpunkterna bildar ytans kanter och höm.By a surface represented in point form is meant that a plurality of points where all points are points in a surface form a representation of this surface. The points in the plane are typed and can be edge points, corner points and surface points. Edge and corner points form the edges and corners of the surface.

Med en plan polygon yta menas en yta där polygonens hörn alla liggeri ett och samrna plan. Polygonytans kanter definieras som linjer mellan två hörn. 10 15 20 25 30 ÉSÛ1 820 Med en parametriskt beskriven yta menas en yta som kan beskrivas som en ftmktion P av två variabler u och v. I ett kartesiskt koordinatsystem kan koordinatpositionema för ytan representeras av den parametriska vektorfunktionen: P(u,v) = (X(u.v), y(u,v). z(u,v)) Parametriskt beskrivna ytor kan vara Bézerytor och Splineytor.By a flat polygon surface is meant a surface where the corners of the polygon all lie one and join planes. The edges of the polygon surface are defined as lines between two corners. 10 15 20 25 30 ÉSÛ1 820 By a parametrically described surface is meant a surface that can be described as a function P of two variables u and v. In a Cartesian coordinate system, the coordinate positions of the surface can be represented by the parametric vector function: P (u, v) = (X (uv), y (u, v). Z (u, v)) Parametrically described surfaces can be Bézer surfaces and Spline surfaces.

En linje representeras med dess två ändpunkter. En kurva representeras i parametrisk form, dvs av den envariabla parametriska vektorfunktionen P(u) som i ett kartesiskt koordinatsystem kan skrivas på formen: P(u) = (x(u). YUI), z(u)) T.ex. en cirkel i xy-planet med centrum i origo kan i parametrisk form beskrivas med följande funktioner. x(u) = r cos(21ru), y(u) = r sin(21tu), z(u) = O Där u kan anta värden mellan 0 och 1., Med föreliggande uppfinning erhålls utifrån en eller ﬂera inlästa ytor tillsammans med andra numeriskt framtagna ytor, en komplett modell av en tandrestauration. Ytor, gränser och punkter i restautrationsmodellen kan exempelvis representeras med hjälp av nämnda representationsmodeller. Det ﬁnns ett ﬂenal olika typer av tandrestaurationer.A line is represented by its two endpoints. A curve is represented in parametric form, ie by the univariate parametric vector function P (u) which in a Cartesian coordinate system can be written on the form: P (u) = (x (u). YUI), z (u)) Eg. a circle in the xy plane with the center in the origin can be described in parametric form with the following functions. x (u) = r cos (21ru), y (u) = r sin (21tu), z (u) = O Where u can assume values between 0 and 1. With the present invention, based on one or ﬂ your loaded areas are obtained together with other numerically developed surfaces, a complete model of a dental restoration. Areas, boundaries and points in the restoration system can, for example, be represented with the aid of the said representation models. There are a number of different types of dental restorations.

De enligt föreliggande uppfinning erhållna mätvärdena representerade geometriska ytor och alla dess beståndsdelar, d.v.s. solider, delytor, kanter och punkter, kan i ett enligt föreliggande uppfinning utformat CAD system med nämnda representationsmodeller modiﬁeras eller raderas.The measured values obtained according to the present invention represented geometric surfaces and all its constituents, i.e. solids, partial surfaces, edges and points, can be modified or deleted in a CAD system designed according to the present invention with said representation models.

Den genom mätförfarandet insamlade informationen kan användas till att skapa en hätta vars innerytor helt eller delvis stämmer överrens med den uppmätta tandens 2 överyta och sidoytor ﬁg.1. Det är emellertid ofta intressant att, vid skapandet av hättan, tillåta en spalt mellan den uppmätta 501 šzo 8 10 15 20 25 30 tandens ytteryta och hättans inneryta. Av denna anledning fmns ett behov att modíﬁera den uppmätta informationen.The information collected by the measuring procedure can be used to create a cap whose inner surfaces fully or partially correspond to the upper surface and side surfaces of the measured tooth 2 ﬁ g.1. However, it is often interesting, in creating the cap, to allow a gap between the outer surface of the measured 501 šzo 8 10 15 20 25 30 and the inner surface of the cap. For this reason, there is a need to modify the measured information.

Modifiering kan vara translation, skalníng (förstoring eller förminsknin g) och/eller rotation. Modifiering kan också vara förändringar i vektorfunktionen på en parametriskt beskriven yta eller kurva.Modification can be translation, scaling (enlargement or reduction) and / or rotation. Modification can also be changes in the vector function on a parametrically described surface or curve.

Modiﬁeiing kan vara en funktionsbetingad skalning av geometriska objekt En sådan funktionsbetingad skalning är Lex. om en inläst yta skall modifieras så att en spalt bildas i förhållande till den inlästa ytan om de båda ytoma passas mot varandra Vid preparationsgränsen 30 kan tänkas att spalten önskas vara lika med noll och därför skalas ytan successivt från preparationsgränsen till en viss sträcka ifrån preparationsgränsen, varifrån sedan resten av ytans punkter skalas lika mycket ﬁg.5A, 5B. Om den skalade ytan passas mot originalet blir resultatet en spalt 36 som är jämntjock mellan större delen av ytoma ñg.5B och ﬁg. 6B. Närmast preparationsgränsen 30 smalnar spalten av och vid preparationsgränsen är den noll. En annan form av funktionsbetingad skalning är ríktningsberoende skalning. En hätta till en krona 33 kan t.ex. förstoras med olika skalfaktoreri höjdled och radielled.Modi ﬁ eiing can be a functional scaling of geometric objects One such functional scaling is Lex. if a loaded surface is to be modified so that a gap is formed in relation to the loaded surface if the two surfaces fit together. At the preparation boundary 30 it is conceivable that the gap is desired to be equal to zero and therefore the surface is gradually scaled from the preparation boundary to a certain distance from the preparation boundary. from which then the rest of the points of the surface are peeled equally lika g.5A, 5B. If the peeled surface is matched to the original, the result is a gap 36 that is evenly thick between most of the surfaces ñg.5B and ﬁ g. 6B. Closest to the preparation limit 30, the gap narrows and at the preparation limit it is zero. Another form of functional scaling is directional scaling. A hood for a crown 33 can e.g. enlarged with different scale factors in height and radius.

I ett enligt föreliggande uppﬁnning utformat dentalt CAD system kan det vara möjligt för operatören att markera vilken del av en inläst yta som en restauration skall passa mot. Gränsen på detta område är preparationsgränsen 30. Preparationsgränsen går även att få fram automatiskt ur datamängden om operatören har markerat prepaiationsgränsen innan inläsningen. Både ljuspunktens läge och dess intensitet detektems. Eftersom intensiteten varierar med mätytans färg och form, kan man detektera ett av operatören i förväg markerat område.In a dental CAD system designed according to the present invention, it may be possible for the operator to mark which part of a loaded surface a restoration should suit. The limit in this area is the preparation limit 30. The preparation limit can also be retrieved automatically from the data set if the operator has marked the preparation limit before loading. Both the position of the point of light and its intensity are detected. Since the intensity varies with the color and shape of the measuring surface, one can detect an area marked in advance by the operator.

Restaurationens övriga ytor kan deﬁnieras av operatören. Dessa ytor möter och sammanfaller med hättans inneryta vid den av operatören utmärkta preparationsgränsen 30 på den inlästa ytan.The other surfaces of the restaurant can be ﬁ niered by the operator. These surfaces meet and coincide with the inner surface of the cap at the preparation boundary 30 marked by the operator on the loaded surface.

Operatören kan skala punktytan så att en spalt bildas till ursprungsytan om den transformerade ytan 32 passas ihop med den inlästa 31. Transfonnering skall 10 15 20 25 30 íeso1 820 kunna generera ytan så att spalten kommer på endera av den inlästa ytans två sidor. I en krona skall den transformerade ytan ornsluta den inlästa, i ett inlägg skall den transfonnerade ytan omslutas av den inlästa ytan.The operator can scale the dot surface so that a gap is formed to the original surface if the transformed surface 32 is matched with the loaded 31. Transformation should be able to generate the surface so that the gap is on either of the two sides of the loaded surface. In a crown, the transformed surface must enclose the read surface, in an insert, the transformed surface must be enclosed by the read surface.

Då prepamtionsgränsen är angiven eller framräknad är det möjligt att direkt utifrån den inlästa ytan, preparationsgränsen och med parametrar generera en modell av vissa typer av restaurationer, Lex. en hätta till en singelkrona.When the prepamination limit is specified or calculated, it is possible to generate a model of certain types of restorations, Lex, directly from the loaded surface, the preparation limit and with parameters. a hood for a single crown.

Funktionen för att generera hättan kan vara parameterberoende så att modeller av hättor, enligt vissa standardiserade former, t.ex. med jämn tjocklek, kan skapas.The function for generating the cap can be parameter dependent so that models of caps, according to certain standardized forms, e.g. with even thickness, can be created.

På liknande sätt kan modellskapandet av fasader och inlägg vara pararneterstyrt.Similarly, the model creation of facades and inlays can be parallel-controlled.

En modell av en restauration kan genereras genom inläsning av ﬂera ytor, t. ex ett avtryck av en preparerad tand samt samma tand med en hätta på av ett formbart material, t.ex. vax . Om dessa två ytor orienteras över varandra kan hättans form och volym definieras av de två inlästa ytoma. Skärningskurvan är preparations gränsen. De punktrnätvärden som sålunda erhållits utgör en modell av den vaxade hättan.A model of a restoration can be generated by reading ﬂ your surfaces, eg an imprint of a prepared tooth and the same tooth with a cap on of a mouldable material, e.g. wax . If these two surfaces are oriented over each other, the shape and volume of the cap can be defined by the two loaded surfaces. The cutting curve is the limit of preparation. The dot network values thus obtained constitute a model of the waxed cap.

En modell av ett inlägg kan t.ex. skapas genom att läsa in en gipsavgjutning av en preparerad tand med ett inlägg av vax eller liknade medium. Dessutom avläses ett avtryck eller gipsavgjutning av kaviteten. Med dessa båda ytor ihoppassade i preparationsgränsen skapas en modell av inlägget.A model of a post can e.g. created by loading a plaster cast of a prepared tooth with an insert of wax or similar medium. In addition, an impression or plaster cast of the cavity is read. With these two surfaces fitted in the preparation border, a model of the insert is created.

En modell genererad utifrån ﬂera inlästa ytor kan sedan modiﬁeras. Ena ytan kanske måste förändras för att få en spalt mellan restaurationsmodellen och den preparerade tandytan. Det kan ﬁnnas anledning att förändra restaurationsmodellens storlek.A model generated from your loaded surfaces can then be modified. One surface may need to be changed to get a gap between the restoration model and the prepared tooth surface. There may be a reason to change the size of the restaurant model.

Utifrån den färdiga modellen av restaurationen kan data genereras för att kunna tillverka en reell restauration, Lex. med en datorstyrd fräs. 501 šzo 10 15 20 30 10 Frarntagande av en restauration kan sålunda enligt en utföringsfonn av uppﬁnningen gå till så att: En avgjutning åstadkoms av den tand, i patientens mun, som ska åtgärdas.Based on the finished model of the restoration, data can be generated to be able to produce a real restoration, Lex. with a computer-controlled cutter. 501 šzo 10 15 20 30 10 Thus, according to an embodiment of the invention, removal of a restoration can take place in such a way that: A casting is effected by the tooth, in the patient's mouth, which is to be remedied.

Avgjumingens innerytor motsvarar därmed tandens ytterytor.The inner surfaces of the degumming thus correspond to the outer surfaces of the tooth.

Avgjutningen kan användas för att skapa en tandmodell 2. Fig.1, ñg.2.The casting can be used to create a dental model 2. Fig.1, ñg.2.

På tandmodellen 2 markeras preparationsgränsen 30 med en penna, om man vill att den skall kunna identiﬁeras av systemet.On the tooth model 2, the preparation boundary 30 is marked with a pencil, if it is desired that it can be identified by the system.

Tandmodellen ﬁxeras i mätsystemet såsom beskrivits ovan och genom det optiska irrläsriingsfórfarandet såsom beskrivits ovan kan tandmodellen, och därmed tandens ytterytor 31, 30, 51 mycket noggrant avläsas i tre dimensioner. Fig. 9, ñg. 5A och ñg. SB.The tooth model is i xerated in the measuring system as described above and by the optical reading method as described above, the tooth model, and thus the outer surfaces 31, 30, 51 of the tooth, can be read very accurately in three dimensions. Fig. 9, ñg. 5A and ñg. SB.

De insamlade mätdata kan omvandlas till lägeskoordinater för ett så stort antal mät-punkter att tandens ytor med stor noggrannhet kan bestämmas.The collected measurement data can be converted into position coordinates for such a large number of measuring points that the surfaces of the tooth can be determined with great accuracy.

Lägeskoordinatema lagras i ett minnesorgan.The location coordinates are stored in a memory device.

Lägeskoordinatema används som utgångsvärden för att genom matematisk bearbetning beslcriva en andra yta 32 vars konturer motsvarar konturen hos tandens yta 31, ñg. SB.The position coordinates are used as initial values to describe by mathematical processing a second surface 32 whose contours correspond to the contour of the tooth surface 31, ñg. SB.

En operatör kan påverka den matematiska bearbetnín gen exempelvis så att den andra ytan 32 hos hättan vid preparationsgränsen kan löpa samman med tandens ytteryta när hättan placeras över tanden.An operator can influence the mathematical processing, for example, so that the second surface 32 of the cap at the preparation boundary can coincide with the outer surface of the tooth when the cap is placed over the tooth.

Den konvexa ytterytan av hättan kan beskrivas genom angivande av ytterkoordinater. Dessa koordinater kan beräknas automatiskt och/eller erhållas genom att en operatör samverkar med ett CAD system. När ytterytan beskrivits så har därmed alla ytor hos hättan fastställts och genom att överföra de forrndata som beskriver den önskade hättan till ett rnjukvarustyrt bearbetningsorgan kan en lämplig hätta åstadkommas.The convex outer surface of the cap can be described by specifying outer coordinates. These coordinates can be calculated automatically and / or obtained by an operator interacting with a CAD system. Once the outer surface has been described, all surfaces of the cap have thus been determined and by transferring the pre-data describing the desired cap to a software controlled processor a suitable cap can be provided.

Bearbetningsorganet kan exempelvis utgöras av en datorstyrd fräs.The processing means may, for example, consist of a computer-controlled cutter.

Ytterligare en utföringsforrn kan vara att mätobjektet 2 utgörs av ett avtryck av två eller ﬂera tänder, genom att läsa in ett avtryck i taget och registrera avståndet mellan dem kan man åstadkomma en modell som bygger på hela det avgjutna partiet.Another embodiment may be that the measuring object 2 consists of an imprint of two or two teeth, by reading in one imprint at a time and registering the distance between them, a model can be obtained which is based on the entire cast portion.

Claims

10 15 20 25 :501 820 Patentkrav10 15 20 25: 501 820 Patent claims

1. Metod för att skapa en modell av en tandrestauration, varvid modellen beskriver ytor hos tandrestaurationen, innefattande steget att mäta en första objektyta (31) av ett mätobjekt (2), varvid mätobjektet (2) är en tand, ett avtryck av en tand eller en tandkopia, varvid mätningen av mätobjektets första yta innefattar mätning medelst optisk triangulering, känneteeknad av att markera utvalda ytor (30) på mätobjektet (2) så att de markerade ytomas reﬂektionsfaktor påverkas; att de medelst optisk triangulering erhållna mätvärdena bearbetas medelst en datorenhet (12) och att därmed första lägeskoordinater alstras, varvid de första lägeskoordinaterna beskriver punkter på den första objektytan (31, 51); att detektera intensiteten hos den från mätobjektet reﬂekterade ljusstrålen under imnätningen och att kombinera ljusintensitetsmätvärdena med de alstrade första lägeskoordinaterna för att fastställa de markerade ytomas läge; att andra lâgeskoordinater alstras genom matematisk bearbetning av de första lägeskoordinaterna, varvid de andra lägeskoordinaterna beskriver punkter på en första modellyta (32); att tredje lägeskoordinater alstras varvid de tredje lägeskoordinaterna beskriver punkter på en andra modellyta (43); och att bearbeta den insamlade informationen och därmed alstra en tredimensionell modell av tandrestaurationen.A method of creating a model of a tooth restoration, the model describing surfaces of the tooth restoration, comprising the step of measuring a first object surface (31) of a measuring object (2), the measuring object (2) being a tooth, an imprint of a tooth or a tooth copy, wherein the measurement of the first surface of the measuring object comprises measurement by optical triangulation, characterized by marking selected surfaces (30) on the measuring object (2) so that the reaction factor of the marked surfaces is affected; that the measured values obtained by optical triangulation are processed by means of a computer unit (12) and that first position coordinates are thereby generated, the first position coordinates describing points on the first object surface (31, 51); detecting the intensity of the light beam reflected from the measuring object during the netting and combining the light intensity measurement values with the generated first position coordinates to determine the position of the marked surfaces; second position coordinates are generated by mathematical processing of the first position coordinates, the second position coordinates describing points on a first model surface (32); generating third position coordinates, the third position coordinates describing points on a second model surface (43); and processing the collected information and thereby generating a three-dimensional model of the dental restoration.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att konturen hos den första modellytan (32) orsakas att bero av och väsentligen överensstämma med konturen hos den första objektytan (31); att den första objektytan väsentligen sammanfaller med den första modellytan vid en preparationsgräns (30).Method according to claim 1, characterized in that the contour of the first model surface (32) is caused to depend on and substantially correspond to the contour of the first object surface (31); that the first object surface substantially coincides with the first model surface at a preparation boundary (30).

3. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att den markerade ytan (30) utgör preparationsgränsen (30). 10 15 20 25 30 501 ázo 12Method according to claim 1, characterized in that the marked surface (30) constitutes the preparation boundary (30). 10 15 20 25 30 501 azo 12

4. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att utifrån den geometriska modellen genereras data för att tillverka tandrestaurationen i en datorstyrd fräs.Method according to claim 1, characterized in that data is generated from the geometric model for manufacturing the tooth restoration in a computer-controlled milling cutter.

5. Anordning för att skapa en modell av en tandrestauration, varvid anordningen är anordnad att mäta en första objektyta (31) hos ett mätobjekt (2), varvid mätobjektet (2) är en tand, ett avtryck av en tand eller en tandkopia, varvid mätningen innefattar optisk triangulering, kännetecknad av att utvalda ytor på mätobjektet är markerade så att de utvalda ytomas reﬂektionsfaktor påverkas, och att anordningen innefattar en laser (7) som är anordnad att alstra mätpunkter (210) på den första objektytan (31, 51), samt att en ljuskânslig givare (10) är anordnad att i beroende av det från mätpunkterna (210) reflekterade laserljuset alstra mätvärden under förﬂyttning av mätobjektet och leverera mätvärdena till en datorenhet (12) som därur alstrar första lägeskoordinater, varvid de första lägeskoordinaterna beskriver punkter på den första objektytan (31, 51) och varvid givaren (10) vidare detekterar intensiteten hos den från mätobjektet reﬂektcrade ljusstrålen under inmätningen, så att de markerade ytornas läge kan identifieras.Device for creating a model of a tooth restoration, wherein the device is arranged to measure a first object surface (31) of a measuring object (2), wherein the measuring object (2) is a tooth, an impression of a tooth or a tooth copy, wherein the measurement comprises optical triangulation, characterized in that selected surfaces of the measuring object are marked so that the reaction factor of the selected surfaces is affected, and that the device comprises a laser (7) arranged to generate measuring points (210) on the first object surface (31, 51). and that a light-sensitive sensor (10) is arranged to, depending on the laser light reflected from the measuring points (210), generate measured values during movement of the measuring object and deliver the measured values to a computer unit (12) which generates first position coordinates, the first position coordinates describing points on the first object surface (31, 51) and wherein the sensor (10) further detects the intensity of the light beam reflected from the measuring object during the measurement, so that they mark the position of the surfaces can be identified.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att en rörelse mellan ljuspunkten (210) och mätobjektet (2) åstadkommes genom att mätobjektet (2) ﬁxeras på ett rotationsbord (1), vilket i sin tur roterar proportionellt mot varvtalet hos en motor (17) och ges en stigning i Y-led genom att en skruv (16) som sitter på motoraxeln roterar i en mutter (15).Device according to claim 5, characterized in that a movement between the light point (210) and the measuring object (2) is effected by the measuring object (2) ﬁ being mounted on a rotary table (1), which in turn rotates proportionally to the speed of a motor (17). ) and is given a Y-pitch by rotating a screw (16) on the motor shaft in a nut (15).

7. Anordning enligt krav 5, kännetecknar! av att inläsningen av mätobjektets (2) yta sker genom att en vinkel ß mellan laserstrålen (8) och ett horisontalplan varieras från 0 - 1800, varefter mätobjektet (2) roteras ett steg och proceduren upprepas tills dess att ytan är täckt.Device according to claim 5, characterized in! in that the reading of the surface of the measuring object (2) takes place by varying an angle ß between the laser beam (8) and a horizontal plane from 0 - 1800, after which the measuring object (2) is rotated one step and the procedure is repeated until the surface is covered.

8. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att en rörelse mellan ljuspunkten (13) och mätobjektet (2) åstadkommes genom att mätobjektet (2) är fast medan laser (7), linser (6, 9) och givare (10) är anordnade att rotera runt mätobjektet.Device according to claim 5, characterized in that a movement between the light point (13) and the measuring object (2) is effected by the measuring object (2) being fixed while lasers (7), lenses (6, 9) and sensors (10) are arranged to rotate around the measuring object.

9. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att en rörelse mellan ljuspunkten (13) och " 501 820 13 mätobjektet (2) åstadkommes genom att mätobjektet (2) fixeras på ett rotationsbord (1), vilket i sin tur bringas i rotation med hjälp av en motor (17) och ges en stigning med hjälp av en annan motor.Device according to claim 5, characterized in that a movement between the light point (13) and the measuring object (2) is effected by fixing the measuring object (2) on a rotary table (1), which in turn is brought into rotation by means of by one motor (17) and is given a pitch by means of another motor.