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在传统的口腔修复体制作过程中,几乎每道工序都会涉及人工操作。因此,其义齿制作周期较长,精度也难以保证。自20世纪末以来,CAD/CAM技术已被广泛应用于口腔修复体的设计、加工和制作过程。CAD技术主要采用计算机技术和数字图像处理技术辅助进行修复体的设计;而CAM则是先利用软件计算生成数控代码,再控制机床进行修复体的成型加工。与传统方法相比,数字化口腔修复CAD/CAM技术自动化程度较高,在1小时内即可获得质量较高的修复体。本课题主要研究口腔修复体数控加工过程中的刀具轨迹生成策略及其CAM算法功能实现的问题。主要目标是为修复体粗加工、精加工过程生成光滑连续且加工效率较高的刀具轨迹。本文利用C++程序实现所提出的刀轨生成算法,具体研究内容如下:(1)三角网格曲面模型几何拓扑信息建模。为便于进行后续的刀具轨迹规划工作,选取半边数据结构对网格曲面进行拓扑重建,并去除冗余的顶点信息。针对网格曲面法矢、曲率不连续的情况,引入一种形状面积权重法估算刀触点处的法矢量。基于最小二乘原理对网格曲面进行局部二次拟合,得到相关的微分几何信息。(2)修复体加工刀具轨迹生成及其后处理。以磨牙冠修复体为研究对象,在粗加工刀具轨迹生成中,采用改进的截平面法,并充分利用网格曲面的拓扑邻域信息,提高了刀具轨迹的求解效率。在精加工刀具轨迹生成中,基于调和映射理论,利用等参数环螺旋线法生成初始的单环螺旋轨迹,并通过等残留高度法对其进行迭代计算,最终生成了光滑连续且加工效率较高的等残高复合螺旋刀具轨迹。同时,在上述的刀轨生成过程中,都需要对初始生成的刀具轨迹进行必要的自交、干涉及冗余后处理,以保证所生成的刀具轨迹具备良好的加工性能。(3)刀轨规划软件开发及加工实验验证。在Qt开发环境下,完成了刀轨规划软件DentalCAM的主要功能模块的开发工作。同时,将本文刀轨生成算法与WorkNC软件在计算时间、加工效率上进行对比、分析,并通过实验验证本文方法的可行性及有效性。结果表明本文中的刀轨生成方法能够在保证加工表面质量的前提下尽可能地提高加工效率,所得磨牙冠满足口腔修复的临床应用需求。