软件实现本文在Windows2000操作系统中,利用VisualC++6.0集成开发环境,采用面向对象的技术开发了瓷嵌体加工数控系统和CAD/CAM软件,完成了实时精密轨迹控制、像处理、加工工艺规划等模块;系统能自动进行刀具半径补偿并自动生成刀具运动轨迹,还能进行人机界面监控及仿真加工过程。系统软件组成如2所示,其中“轮廓转化”指的是用直线段逼近像处理后的牙嵌体轮廓。以下内容将重点介绍像处理和工艺规划模块。
像处理一般数控系统采用手工输入或利用自动编程软件、交互式CAD/CAM2NC编程集成系统等进行数控编程。本文依据瓷嵌体加工的特点,利用像处理的方法进行自动数控编程。首先将一种无毒材料塞入患者牙洞取得其模型,再将该模型切片、扫描,然后输入计算机进行像处理,获得牙洞边缘轮廓数据,系统软件对该数据进行处理,并根据给定的相关参数进行刀具半径补偿,并自动生成加工轨迹文件。
像处理技术包括像扫描,轮廓跟踪等。轮廓跟踪的基本方法<3>是:先根据一定的“探测准则”找出目标物体轮廓上的像素,再根据这些像素的某些特征用一定的“跟踪准则”找出目标物体上的其它像素。
判断边界点的“跟踪准则”:如果某点的上下左右四个邻点都不是有效象素点则它就是边界点。这种算法要对每个边界像素的八个点进行判断,计算量大。
为提高搜索速度和精度,对上述算法进行了改进,先按上述准则找到*左下方的边界点,以此边界点起始,定义初始搜索方向为左上方;若左上方的点为有效象素点,则为边界点,否则搜索方向顺时针旋转45°。
这样一直找到**个有效象素点为止。然后将此有效象素点作为新的边界点,在当前搜索方向的基础上逆时针旋转90°,继续用同样的方法搜索下一个有效象素点,直到返回*初的边界点为止。
刀具轨迹的规划根据陶瓷磨削工艺的特点,为了简化操作过程,加工工艺采用一次装夹,一次性磨削成型的工序进行编排。如3所示,*里面的虚线轮廓为缩小后的轮廓,由于加工后的牙嵌体要用一种生物胶粘到牙洞中,所以牙嵌体与真牙孔壁间有30μm到100μm的缝隙,但是扫描后经采样误差处理(采样误差处理指的是在可允许的误差范围内用线段逼近牙洞轮廓)后的轮廓(为简便起见,中用圆表示)为实际牙洞大小,这样两者之间有一个差值Δd。由于系统得到的初始数据是采样误差处理后的牙洞实际轮廓,所以设计软件时我们只能以此数据为基准,并根据相关参数进行刀具轨迹的分层推导,一轮(层)一轮(层)向外扩展。其中一轮指的是刀具沿毛坯加工一周。