[发明专利]一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法

说明书

本发明属于医疗器械的智能生产技术领域，具体涉及一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，包括：将牙套壳体的切割路径分割为n个点，定义n个切割点的三维坐标点集合；得到转换后的n个切割点的五轴坐标点集合；计算连续两点在三维坐标中的距离长度集合和连续两点在五轴坐标中的距离长度集合；计算速率放大率；调整连续两点的线段的切割速度以及激光切割功率，使得此线段的吸收功率等于单位体积材料所需的能量。本发明通过计算三轴坐标与五轴坐标之间的速率放大率，进而利用速率放大率调整切割速度和切割功率，使得切割的吸收功率等于所需的能量，避免切割过程中出现能量过量导致过烧，使得每次的切割更加均匀。

技术领域

本发明属于医疗器械的智能生产技术领域，具体涉及一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法。

背景技术

牙套是用来矫正牙齿整齐度的工具，目前，牙套不仅考虑矫正功能，还兼具美观的使用方便的特点，主要包括：普通钢牙套、舌侧牙套、陶瓷牙套、无托槽牙套、自锁牙套以及隐形牙套。其中，无托槽隐形牙套，相对于传统的托槽、钢丝的矫治技术，由于摘戴容易、美观、复诊方便等因素，市场占有率逐年增长。无托槽隐形牙套分为若干个矫治周期，每个矫治周期对应一副牙套，牙齿在牙套的预设形状中逐渐移动，使得治疗者在不知不觉中矫正牙齿。无托槽隐形牙套采用高分子透明材料制作，首先利用光固化成型技术制作牙颌模型，然后将牙胶片置于牙颌模型上，进行热塑成型，得到具有牙颌形状的牙胶片壳体，最后将牙胶片壳体沿着牙龈线切割一周，除去多余的部分然后从三维打印母模上脱下，进行修整抛光边缘得到最终可使用的牙套。

在生产隐形牙套的过程中，耗时最长的为牙套壳体的切割和抛光过程，对牙套进行切割需要使用切割机，传统的切割方式借助于钨钢刀头，按照切割路径完成切割，但是钨钢刀头极易磨损，导致切割边缘产生毛刺或者不光滑，后续还需要人工修整抛光，导致生产周期长，加工效率低。

为了提高牙套的生产效率，人们开发出激光切割方法，将激光模块与三轴或者四轴、五轴运动装置结合，激光聚焦于定点位置，运动装置驱动牙套移动或旋转，完成激光对牙套壳体的切割。但是这种切割方式容易导致过烧问题，尤其在最内侧的臼齿处，由于激光刀具的摆动角度最大，在这一位置激光停留时间长导致牙套壳体边缘过烧，进而影响牙套表面质量，或者切割不均匀。

综上所述，基于现有技术中利用激光切割法切割隐形牙套导致的过烧以及切割不均匀的技术问题，本发明提供一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，依照切割路径上的连续两点在五轴空间上移动时所需的时间来调整切割速度和激光功率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种五轴激光切割牙套的功率与速率规划方法，包括以下步骤：

S1、将牙套壳体的切割路径分割为n个点，定义n个切割点的三维坐标点集合为P_t，P_t＝{P_t(x_i,y_i,z_i),i∈N,0in}；

S2、利用切割点的三维坐标点集合，得到转换后的n个切割点的五轴坐标点集合P_f，P_f＝{P_f(X_i,Y_i,Z_i,A_i,C_i),i∈N,0in}；

S3、利用三维坐标点集合，计算连续两点在三维坐标中的距离长度集合L_t；

S4、利用五轴坐标点集合，计算连续两点在五轴坐标中的距离长度集合L_f；