阅读说明：本技术 一种数字化装饰性假耳成型方法 (Digital decorative false ear forming method ) 是由 张琳琳 沈凌 朱明� 郑风 梅燕 汪哲清 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种数字化装饰性假耳成型方法,包括通过三维扫描获取健侧人耳的数字化模型、对该数字化模型在逆向工程软件中进行处理并生成镜像模型(即患侧人耳的阳模)、利用三维设计软件对该阳模制定一副上下分型的浇注阴模,再以硅胶浇注成型获得所需假耳。本发明采用安全快捷的手持式激光三维扫描仪采集耳朵的三维模型,高效、安全又清洁。由于采用逆向工程及三维设计软件对获取的人耳模型进行优化和模具设计,使最终获得的装饰性假耳更具有个性化而满足客户对高品质产品的需求。而通过三维打印机打印生成该模具,又大大减轻了手工制作的劳动强度,提高了生产力。(The invention discloses a digital decorative false ear forming method, which comprises the steps of obtaining a digital model of a healthy side human ear through three-dimensional scanning, processing the digital model in reverse engineering software to generate a mirror image model (namely a male mold of the affected side human ear), making a pair of upper and lower parting casting female molds for the male mold by utilizing three-dimensional design software, and then casting and forming by silica gel to obtain the required false ear. The invention adopts the safe and fast hand-held laser three-dimensional scanner to collect the three-dimensional model of the ear, and is efficient, safe and clean. Because the obtained human ear model is optimized and the mold is designed by adopting reverse engineering and three-dimensional design software, the finally obtained decorative artificial ear is more personalized and meets the requirements of customers on high-quality products. The mould is printed and generated by the three-dimensional printer, so that the labor intensity of manual manufacturing is greatly reduced, and the productivity is improved.)

一种数字化装饰性假耳成型方法

技术领域

本发明涉及康复辅具技术领域，尤其涉及一种数字化装饰性假耳成型方法。

背景技术

由于各种原因导致人们的一侧或双侧耳朵残缺，对追求美好生活的人们带来生活上的不便和精神上的痛苦。在康复辅助器具领域，有通过医用硅胶制作装饰性假耳，并粘贴到缺损部位，在满足美观需求的同时，也有一定的改善听力的功效。

但现有的制作装饰性假耳的工艺较为复杂，从取型到制作阳模、阴模均采用纯手工操作，不但费时，且形状的精准度也不高，用户体验较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字化装饰性假耳成型方法，以解决现有的制作装饰性假耳的工艺较为复杂，从取型到制作阳模、阴模均采用纯手工操作，不但费时，且形状的精准度也不高，用户体验较差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种数字化装饰性假耳成型方法，包括以下步骤：

采用手持式三维扫描仪，对健侧人耳进行扫描获取健侧人耳的数字化三维模型，或者直接从事先建立的人耳模型库调取健康人耳的数字化三维模型；

利用逆向工程软件对所述数字化三维模型进行曲面处理，并以计算机辅助设计软件可处理的格式保存；

在计算机辅助设计软件中载入经逆向工程软件处理后的数字化三维模型，并利用镜像命令生成人耳的镜像模型，即患处人耳模型，并使之实体化；

利用计算机辅助设计软件对所述患处人耳模型制作一副上下分型的浇注模具；

通过三维打印机打印生成的所述浇注模具。

进一步地，所述手持式三维扫描仪为精度不低于0.1mm的手持式三维扫描仪。

进一步地，所述逆向工程软件包括但不限于Imageware、Geomagic Studio。

进一步地，所述对所述数字化三维模型进行曲面处理包括去噪、补洞、曲面连续光顺性处理。

进一步地，所述计算机辅助设计软件包括但不限于AutoCAD、SolidWorks、Pro/E。

进一步地，所述浇注模具分型层数为2至3层。

进一步地，所述三维打印机为精度不低于0.1mm的三维打印机。

进一步地，所述浇注模具通过三维打印机打印后，用3根连接螺栓连接各层的结构进行定位然后再浇注硅胶。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

采用安全快捷的手持式激光三维扫描仪采集耳朵的三维模型，高效、安全又清洁，而且获得的三维模型精确度高，误差小于0.1mm。由于采用逆向工程及三维设计软件对获取的人耳模型进行优化和模具设计，使最终获得的装饰性假耳更具有个性化而满足客户对高品质产品的需求。而通过三维打印机打印生成该模具，又大大减轻了手工制作的劳动强度，提高了生产力。数字化技术进入康复辅具设计和制造领域已是大势所趋，本发明将起到促进助推的作用。

附图说明

图1为本发明实施例中利用手持式三维扫描仪获取的三维数字化模型示意图。

图2为本发明实施例中利用逆向工程软件对数字化三维耳朵模型处理前的示意图。

图3为本发明实施例中利用逆向工程软件对数字化三维耳朵模型用曲线裁剪命令、填充命令处理后的三维表面模型图。

图4为本发明实施例中利用逆向工程软件对图3用裁剪、去噪、补洞等命令和操作优化的三角面片图。

图5为本发明实施例中利用逆向工程软件对图4的三角面片图处理生成的三维曲面模型图。

图6为本发明实施例中在计算机辅助设计软件中载入上述图5的所示人耳三维模型图，并使用曲面编辑工具中的曲面造型命令对图6进行实体转化的示意图。

图7为本发明实施例中在计算机辅助设计软件中利用镜像命令生成健侧人耳的镜像模型图。

图8为本发明实施例中在计算机辅助设计软件中，利用基本的作图命令产生浇注模外形轮廓和3个螺栓孔的位置，并拉伸为浇注模实体，将耳朵实体模型移动至该浇注模实体内部的示意图。

图9为本发明实施例中利用三维操作中的移动、旋转等命令，在可视化的操作环境下调整耳朵模型在浇注模内部的位置和角度示意图。

图10为本发明实施例中用剖切命令分层后，对耳朵模型上层开浇口和排气口的示意图。

图11为本发明实施例中用3根连接螺栓将耳朵模型各层进行定位连接的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种数字化装饰性假耳成型方法，包括以下步骤：

采用手持式三维扫描仪，对健侧人耳进行扫描获取健侧人耳的数字化三维模型，或者直接从事先建立的人耳模型库调取健康人耳的数字化三维模型；对所获取的人耳的数字化三维模型以STL格式保存；

利用逆向工程软件对所述数字化三维模型进行曲面处理，并以计算机辅助设计软件可处理的格式保存；

在计算机辅助设计软件中载入经逆向工程软件处理后的数字化三维模型，并利用镜像命令生成人耳的镜像模型，即患处人耳模型，并使之实体化；

利用计算机辅助设计软件对所述患处人耳模型制作一副上下分型的浇注模具；

通过三维打印机打印生成的所述浇注模具。

上述步骤中，采用精度不低于0.1mm的手持式激光三维扫描仪，对健侧人耳进行扫描。将提取到的数字化三维人耳模型导入逆向工程软件对其进行曲面处理，对数字化三维模型进行曲面处理包括去噪、补洞、曲面连续光顺性处理，并以计算机辅助设计软件可处理的格式(如.iges、.dxf、.dwg等)保存。然后在计算机辅助设计软件中载入经逆向工程软件处理后的数字化三维模型，并利用镜像命令生成人耳的镜像模型(即患侧人耳的阳模)，并使之实体化。再利用三维设计软件(包括但不限于AutoCAD、SolidWorks、Pro/E。)对该阳模制定一副上下分型的浇注模具。接着通过精度不低于0.1mm的三维打印机打印生成该模具。最后，通过硅胶浇注成型获得所需假耳。其中，上述浇注模具分型层数为2至3层，浇注模具用3根连接螺栓连接各层的结构进行定位。

上述所提及的逆向工程，是指从产品到设计的过程，即根据已经存在的产品(或三维实物)，反向推出产品设计数据(包括三维实物的几何数据)的过程。而逆向工程软件就是帮助人们实现上述过程的高效率辅助性工具(如Imageware、Geomagic Studio等)。

在本发明的技术方案中，对于双侧耳朵均已缺损的患者，可以由患者从人耳模型库中选择合适的模型，直接导入三维设计软件制成所需的模具。

在本发明的技术方案中，不论人耳模型是来自患者自身的健侧，或是来自模型库，均可根据患者的个性化要求(如佩戴耳内式助听器等)，通过逆向工程软件和三维设计软件对已有模型进行修饰，以满足其要求。

在本发明的技术方案中，由于对未来将产生的模具和装饰性假耳都是可以在电脑屏幕上以数字化图像方式呈现的，是可以实时调整并即时看到真实效果的，这将有利于对特征不同的装饰性假耳确定不同的分型面位置，从而为后期的硅胶浇注、脱模以及成品修饰创造更为有利的条件。

在本发明的技术方案中，通过三维打印机打印生成的模具，分为上模1、中模2和下模3三个部分(见附图10)。三层模型通过螺栓定位连接，以确保假耳浇注成型的精准性。

以下结合实际应用说明本发明的操作步骤和原理：

一、采用一款精度不低于0.1mm的手持式三维扫描仪，对健侧人耳进行扫描，获得所需三维数字化模型，截取其中所需部分，如图1所示，以“.STL”格式保存。

二、利用逆向工程软件(如Imageware、Geomagic Studio等)对上述数字化三维耳朵模型进行曲面处理。如图2，用曲线裁剪命令将耳朵模型中多余的面片删除，得到图3所示结果。用填充命令将裁剪后耳朵与头部相接区域的空洞(见图3)用曲面加以封闭，形成封闭的三维表面模型，并对其进行网格增强处理。用裁剪、去噪、补洞等命令和操作优化三角面片，结果如图4所示。最后，将三角面片生成曲面，得到图5所示耳朵的三维曲面模型，并以计算机辅助设计软件(如AutoCAD)可以处理的格式(如.iges、.dxf等)保存。

三、在计算机辅助设计软件(如AutoCAD)中载入上述图5所示健侧人耳三维模型，使用曲面编辑工具中的曲面造型命令，对其进行实体转化，结果如图6所示。再利用镜像命令生成健侧人耳的镜像模型，即患侧人耳的模型，如图7所示。然后，用零件实体的格式“.dwg”保存该模型。

四、在计算机辅助设计软件(如AutoCAD)中，利用基本的作图命令产生浇注模外形轮廓和3个螺栓孔的位置，并拉伸为浇注模实体。然后，将耳朵实体模型移动至该浇注模实体内部(如图8)。如图9所示，利用三维操作中的移动、旋转等命令，在可视化的操作环境下可以方便地调整耳朵模型在浇注模内部的位置和角度，以确定分层数和各分层的高度。用剖切命令分层后，对上层开浇口和排气口，如图10所示。

本例采用上、中、下三层分型浇注模结构，图10中，1-3依此为下层、中层、上层，4为排气口，5为浇口，6为3个螺栓孔。

五、通过精度不低于0.1mm的三维打印机打印生成图10所示的浇注模具。

另外，对于双侧耳朵均已缺损的患者，可以由患者从人耳模型库中选择合适的模型，直接导入计算机辅助设计软件制成所需的模具。其方法如上述步骤“二”至“五”所述。

为确保浇注成型的精度，在浇注硅胶前，先用3根连接螺栓将各层进行定位连接，以确保假耳浇注成型的精准性，如附图11所示，其中图中7表示螺母，8表示螺栓。

根据本实施例上述步骤“二”至“五”所述可知，在本发明的技术方案中，不论人耳模型是来自患者自身的健侧，或是来自模型库，均可根据患者的个性化要求，通过逆向工程软件和三维设计软件对已有的耳朵三维表面模型进行修饰，以满足其要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。