阅读说明：本技术 一种用于正畸弓丝弯制规划的平面变角度划分方法 (Plane variable angle dividing method for orthodontic arch wire bending planning ) 是由 姜金刚 郭亚峰 吴殿昊 闵兆伟 张永德 唐德栋 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于正畸弓丝弯制规划的平面变角度划分方法,它涉及正畸弓丝弯制领域,根据患者的个性化正畸弓丝曲线,基于正畸弓丝曲线成形控制点信息集,成形控制点的机器人运动信息集,结合机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点密度上限值,变角度域弯制点数量上限值和变角度域弯制点角距比和的上限值,建立了一种用于正畸弓丝弯制规划的平面变角度划分方法,划分并排列变角度域,最终得到各弯制点的弯制顺序。本发明通过对划分区域的弯制点密集程度及弯制复杂程度定量约束,保证了变角度域划分的连续性,提高了规划效率。(The invention discloses a plane variable angle dividing method for orthodontic arch wire bending planning, which relates to the field of orthodontic arch wire bending, sets an upper limit value of bending point density in a variable angle domain according to an individual orthodontic arch wire curve of a patient, based on an orthodontic arch wire curve forming control point information set and a robot motion information set of forming control points, and combines the characteristics of a robot bending orthodontic arch wire, and establishes a plane variable angle dividing method for orthodontic arch wire bending planning, wherein the upper limit value of the bending point number in the variable angle domain and the upper limit value of the bending point angular distance ratio in the variable angle domain are divided and arranged, and finally the bending sequence of each bending point is obtained. The method ensures the continuity of variable-angle domain division and improves the planning efficiency by quantitatively constraining the bending point density and the bending complexity of the divided region.)

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明专利，但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明专利的范围，此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明专利的概念

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种用于正畸弓丝弯制规划的平面变角度划分方法，所述方法的具体实现过程为：

步骤一、变角度域划分数据导入：

根据患者有i个成形控制点的个性化正畸弓丝曲线，输入个性化正畸弓丝曲线成形控制点信息集M＝{m₁，m₂，m₃，…，m_i}，m_i＝(u_i，v_i，w_i)'为每个个性化正畸弓丝曲线成形控制点的坐标，每一个正畸弓丝曲线成形控制点m_i均对应一个成形控制点机器人运动信息单元n_i，所以输入的成形控制点的机器人运动信息集为N＝{n₁，n₂，n₃，…，n_i}，n_i表示机器人在弯制该点时的成形控制点坐标及弯制角度，n_i＝(u_i，v_i，w_i，α_i)'，u_i、v_i、w_i为该成形控制点m_i的坐标，α_i为机器人作用在成形控制点m_i上的弯制角度，将正畸弓丝曲线成形控制点信息集M、成形控制点的机器人运动信息集N输入到正畸弓丝弯制系统中；并且根据机器人弯制正畸弓丝的特点设定变角度域弯制点密度上限值ρ_max，变角度域弯制点数量上限值Q_max，和变角度域弯制点角距比和上限值(∑E)_max；

个性化正畸弓丝曲线两端点坐标为m_s(u_s，v_s，w_s)，m_e(u_e，v_e，w_e)，将弓丝曲线左端点m_s设定为成形控制点m₀，将弓丝曲线右端点m_e设定为成形控制点m_i+1，以弓丝曲线左右端点的中点m_o 为圆心O，将成形控制点m_k作为划分变角度域的起点，k的初始值为k＝0，0≤k≤i，成形控制点m_k与圆心O之间的连线定义为划分半径R_k；

步骤二、正畸弓丝曲线坐标转换及划分变量定义：

将个性化正畸弓丝成形控制点信息集中各成形控制点的坐标m_i＝(u_i,v_i,w_i)'中的w_i赋值为0，即令w_i＝0，获得正畸弓丝转换曲线M′；

定义变角度域b_k的变角度域弯制点密度其中表示在变角度域b_k内划分的弯制点个数，的初始值为表示变角度域b_k内划分半径R_k与划分半径之间形成的角度值，为在变角度域b_k内最大的划分半径，初始化弯制点m_k的角距比为弯制点m_k的弯制角度α_k与其弯制距离的比值，即其中表示弯制点m_k与弯制点m_k+1之间的弧长，表示变角度域b_k内所有弯制点角距比的累加和，即变角度域b_k的弯制点角距比和；

步骤三、寻找变角度域内的最大半径

R_k+j表示从成形控制点m_k到成形控制点之间的第j个成形控制点对应的划分半径值，j的初始值为j＝1，

a)判断是否成立；

如果成立，判断R_k+j>R是否成立；

如果成立，则将R_k+j的值赋予即j＝j+1，返回步骤三a；

如果不成立，的值保持不变，即j＝j+1，返回步骤三a；

b)如果不成立，跳转至步骤四；

步骤四、计算变角度域密度和变角度域内弯制点角距比和：

与R_k之间的角度记为利用公式计算变角度域b_k的弯制点密度；

判断是否成立；

如果成立，说明已划分至弓丝曲线的右端点，则用公式计算变角度域b_k的弯制点角距比和，将弯制点m_k和弯制点之间的变角度域定义为变角度域区间b_k，变角度域区间b_k的弯制点密度为跳转至步骤五，统计已划分的弯制点数目q；

如果不成立，说明未划分至弓丝曲线的右端点，则用公式计算变角度域b_k的弯制点角距比和，并且判断且且是否成立；

如果且且成立，则可以继续增加变角度域b_k内弯制点的个数，即令跳转至步骤三；

如果或或不成立，说明变角度域b_k内不能再增加弯制点，跳转至步骤五；

步骤五、定义变角度域区间：

将弯制点m_k和弯制点之间的变角度域定义为变角度域区间b_k，并且变角度域区间b_k内从弯制点m_k到弯制点包括弯制点但是不包括弯制点m_k的所有弯制点已划分，统计已划分的弯制点数目q，变角度域区间b_k的弯制点密度为跳转至步骤六；

步骤六、判断是否继续进行变角度域划分：

判断q＝i是否成立；

如果q＝i不成立，则继续进行变角度域划分，由于当前弯制点不符合弯制要求，故从当前弯制点的上一个弯制点继续开始变角度划分，即以为划分变角度域的起点，令跳转至步骤一；

如果q＝i成立，说明所有的弯制点均已被划分，跳转至步骤七；

步骤七、获得最终弯制点弯制顺序：

输出变角度域区间信息集B＝{b₁，b₂，…，b_g}，每个变角度域区间(b₁，b₂，…，b_g)所对应的角度值分别为(θ₁，θ₂，…，θ_g)，并且θ₁+θ₂+…+θ_g＝π，比较每个变角度域区间(b₁，b₂，…，b_g)的弯制点密度得到则以弯制点密度为指标将g个变角度域区间降序排列，得到降序变角度域区间信息集C＝{c₂，c₄，…，c_g}，在任何一个变角度域区间内，以各弯制点的角距比为指标对弯制点进行降序排列，将弯制点角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序，进而得到个性化正畸弓丝曲线成形控制点坐标降序矩阵M₁{m₄，m₆，…，m_s}和机器人运动降序信息集N₁{n₄，n₆，…，n_s}，其中m_s表示变角度域区间b_g中的弯制点，输出最终弯制点弯制顺序M₁{m₄，m₆，…，m_s}、N₁{n₄，n₆，…，n_s}，程序结束。

实施例2：如图2、图3、图4、图5所示，在一条包含i＝22个弯制点(正畸弓丝的左右端点不参与弓丝弯制)的个性化正畸弓丝曲线进行平面变角度域划分的弯制顺序规划过程中，假设最终得到的弯制变角度域区间的个数为n＝8，根据变角度域区间信息集B＝{b₁，b₂，…，b_g}，得到各变角度域区间的弯制点个数为在步骤七中每个弯制变角度域区间(b₁，b₂，…，b_g)的弯制点密度为比较各变角度域区间的弯制点密度，存在以各变角度域区间的弯制点密度为指标将8个变角度域区间降序排列，从而得到降序变角度域区间信息集为C₁＝{c₇，c₅，c₃，c₄，c₁，c₈，c₂，c₆}，规定在任何一个变角度域区间内，以各弯制点的角距比为指标对弯制点进行降序排列，将弯制点角距比降序排列顺序定义为该变角度域区间内的弯制点弯制顺序，则各变角度域区间的弯制点顺序为b₇＝(m₁₇，m₁₆，m₁₈)，b₅＝(m₁₁，m₁₂)，b₃＝(m₆，m₇)，b₄＝(m₉，m₈，m₁₀)，b₁＝(m₁，m₃，m₄，m₂)，b₈＝(m₂₀，m₁₉，m₂₂，m₂₁)，b₂＝(m₅)，b₆＝(m₁₄，m₁₃，m₁₅)，结合变角度域区间排列顺序，得到正畸弓丝曲线成形控制点坐标矩阵M₁＝{m₁₇，m₁₆，m₁₈，m₁₁，m₁₂，m₆，m₇，m₉，m₈，m₁₀，m₁，m₃，m₄，m₂，m₂₀，m₁₉，m₂₂，m₂₁，m₅，m₁₄，m₁₃，m₁₅}和机器人弯制信息集N₁＝{n₁₇，n₁₆，n₁₈，n₁₁，n₁₂，n₆，n₇，n₉，n₈，n₁₀，n₁，n₃，n₄，n₂，n₂₀，n₁₉，n₂₂，n₂₁，n₅，n₁₄，n₁₃，n₁₅}，输出最终弯制点弯制顺序M₁＝{m₁₇，m₁₆，m₁₈，m₁₁，m₁₂，m₆，m₇，m₉，m₈，m₁₀，m₁，m₃，m₄，m₂，m₂₀，m₁₉，m₂₂，m₂₁，m₅，m₁₄，m₁₃，m₁₅}、N₁＝{n₁₇，n₁₆，n₁₈，n₁₁，n₁₂，n₆，n₇，n₉，n₈，n₁₀，n₁，n₃，n₄，n₂，n₂₀，n₁₉，n₂₂，n₂₁，n₅，n₁₄，n₁₃，n₁₅}程序结束。