口腔修复体数控加工控制系统设计(附件)
牙体缺损是口腔科的一种常见病和多发病，一般需要采用固定义齿进行修复，但传统口腔修复成形过程复杂。CAD/CAM技术制作义齿可以明显缩短疗程，提高工作效率和修复质量，对口腔修复医学理论和实践具有深刻影响。该课题研究的主要是口腔修复体数控加工的控制系统设计，数控系统选择美国Delta Tau公司研发的PMAC多轴控制运动卡作为下位机，工控机作为上位机，组成“PMAC嵌入IPC型开放式数控系统”。该设备由X、Y、Z、A四轴和主轴组成，X、Y、Z、A四轴的移动是通过伺服电机带动丝杠运动，主轴是通过电主轴带动刀具运动。对控制系统进行总体设计，选择电气元件，进行电路设计。关键词 口腔修复体，PMAC，数控系统
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 主要研究内容 4
2 口腔修复体数控加工总体方案设计 4
2.1 PMAC输出信号分析 4
2.2 PMAC的功能 6
2.3 数控系统硬件结构 8
2.3.1 数控机床机械结构 8
2.4 伺服系统控制方案的研究 8
2.4.1 伺服系统综述 8
2.4.2 伺服系统的控制方式 8
2.5 伺服驱动元件选择 10
3 电气控制系统设计 13
3.1 电气控制系统总体结构 13
3.2 电气线路保护措施 14
3.3 主电路设计 15
3.4 伺服驱动电路的设计 17
4 数控系统输入输出信号分析 18
5 非技术因素的分析 21
5.1 经济性因素的分析 21
5.2 节能环保因素的分析 23
5.3 操作工程中安全因素的分析 23
5.4 法律、道德因素的分析 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 选题背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
相比较于牙病患者，有一口健康牙齿的人，他更容易建立和谐的人际关系，培养自信心。虽然口腔疾病不像某些疾病会直接威胁人们的生命安全，但它会降低生活质量，缩短寿命。如今，越来越多的国人患有牙齿疾病。但传统口腔修复体的制作需要印模的制作，模型的修改，使用雕蜡来造型，在经过铸造，喷砂，堆瓷，打磨等至少10多道工序来进行[1]。由此可见，这种制作方法非常复杂，对技术的考量也不高，而且加工的过程十分漫长，也对技术工的基本要求也不定，但是牙病患者时间也是很宝贵的，耽误了患者的治疗时间，严重的会造成更大的隐患。就算我们投入大量的精力，财力，人力，物力去修改，调整传统的加工步骤和方法，但是依然不能改变被淘汰的事实，本质上并没有从根源上解决问题。所以，我们需要新的技术，新的想法。CAD/CAM技术的出现以及逐步趋向成熟的现象表明了，该技术必然能领导口腔修复体技术的潮流。所以，经过不懈努力，设计出完全属于我国的口腔修复系统体数控加工控制系统实在必得。
该课题研究目标是研制一台口腔修复体专用数控加工设备，通过与合作单位开发的牙颌模型三维扫描仪和口腔修复体CAD/CAM软件集成[3]，形成一套完全属于我们自己的优秀的口腔修复系统。该系统在口腔修复领域的应用，可以大大提高修复体制作的质量和加工效率，减轻病人的痛苦和医生的工作强度。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
当如今，国外已经涌现了大批的CAD/CAM口腔修复体数控加工系统，而这些系统的来源主要是美国，德国，英国等西方发达国家；亚洲中，日本的系统做的还是比较突出的，相比较其他亚洲地区的国家。而某些国家关于此项技术已经走向了临床实验，并取得了不错的成绩。下面就介绍一些发达国家的系统技术：
1983年Dure[4]口腔修复体系统被成功研制出来了，而且是全世界上的第一个控制义齿形态的CAD/CAM系统。该系统整体结构很是复杂，而且只能简单的修复口腔修复体。因为是第一个被研发的口腔修复体技术，所以难免会有问题，主要是在处理该系统之前，必须要有一定的技术本领，一定的基础知识，一定的操作知识，不然很难了解系统，更不用说对其进行使用了，所以这款系统并没有被广泛的使用，但是它在历史上的作用是毋庸置疑的。
德国的技术一直是领先的，该国的Degusa 公司也率先研发出了属于自己知识产权的口腔修复体系统，将它命名为Cerco[5]系统。该系统的研究目的是解决义齿的问题。该系统的组成结构与其他国家，其他公司设计的系统不一样，它其实有着两种不同的主轴铣刀也是两把以及毛胚定位装置，通过装夹装置的移动进行粗加工和细加工。传统加工口腔修复体的过程十分复杂，得到需要加工的工件后，有着10多道令人头疼的制作工序。为了节约成本，提高效益，必须简化制作工序，因此Cercon系统孕育而生，它的工作流程是先对修复体进行扫描通过激光扫描仪，以便获得相关的数据，接着整理计算数据将其转换成数控加工指令，最后在毛胚材料上进行最后的处理。与逐渐被淘汰的传统手艺相比较，该系统有着去多有点：首先在加工时间上来说，就不是一个量级的，该系统节约了大量的时间，从而也就大大的降低了成品的成本；再者该系统是由计算机控制的，相比较手工，它更加准确、精确，所以成品的精确度得到了保障。于传统的手工工艺相比，已经方便了许多，但是它依然达不到修复体的自动重构和修复功能。
图11 德国Cercon 系统
众所周知，西门子是一家有着高技术研发团队的公司，所以该公司对CAD/CAM技术的成熟也起到了关键的作用。在1986年，该公司联合瑞士一家公司一起合作研发出了全新的系统，被称为Cercon[6]。因为在前人的基础上的研制，所以也解决了大量之前未被攻克的问题，在整体上得到了全新突破。它能更方便的从计算机中获取相关的数据并整合，获得数据后进行处理，变成所需要的二次数据，而且能够迅速的生产出牙病患者所需要的修复体，最为重要的是，从一开始数据的提取到数据的加工到最后的产品的加工的时间仅仅只有半个小时。实践表明这相技术是合格的，符合大批生产投入社会使用的可能性。该系统的结构和Cercon系统的结构是一样的。该系统的生产过程如下：该系统的运动方式为上下运动和前后运动；因为在加工材料的时候会有过热的问题，所以冷却系统也是必要的，当刀具开始开始对工件加工的时候，冷却系统正式启动。这样对工件的还原度更加精确。但是该系统并不是完美的，也有着它不足的地方，因为结构的原因，很容易被口腔内的空间限制住，所以不能够采集到相关的数据，大大降低了设计精度。该系统的价格也不低，所以不能够普遍使用。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 1
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 主要研究内容 4
2 口腔修复体数控加工总体方案设计 4
2.1 PMAC输出信号分析 4
2.2 PMAC的功能 6
2.3 数控系统硬件结构 8
2.3.1 数控机床机械结构 8
2.4 伺服系统控制方案的研究 8
2.4.1 伺服系统综述 8
2.4.2 伺服系统的控制方式 8
2.5 伺服驱动元件选择 10
3 电气控制系统设计 13
3.1 电气控制系统总体结构 13
3.2 电气线路保护措施 14
3.3 主电路设计 15
3.4 伺服驱动电路的设计 17
4 数控系统输入输出信号分析 18
5 非技术因素的分析 21
5.1 经济性因素的分析 21
5.2 节能环保因素的分析 23
5.3 操作工程中安全因素的分析 23
5.4 法律、道德因素的分析 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 选题背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
相比较于牙病患者，有一口健康牙齿的人，他更容易建立和谐的人际关系，培养自信心。虽然口腔疾病不像某些疾病会直接威胁人们的生命安全，但它会降低生活质量，缩短寿命。如今，越来越多的国人患有牙齿疾病。但传统口腔修复体的制作需要印模的制作，模型的修改，使用雕蜡来造型，在经过铸造，喷砂，堆瓷，打磨等至少10多道工序来进行[1]。由此可见，这种制作方法非常复杂，对技术的考量也不高，而且加工的过程十分漫长，也对技术工的基本要求也不定，但是牙病患者时间也是很宝贵的，耽误了患者的治疗时间，严重的会造成更大的隐患。就算我们投入大量的精力，财力，人力，物力去修改，调整传统的加工步骤和方法，但是依然不能改变被淘汰的事实，本质上并没有从根源上解决问题。所以，我们需要新的技术，新的想法。CAD/CAM技术的出现以及逐步趋向成熟的现象表明了，该技术必然能领导口腔修复体技术的潮流。所以，经过不懈努力，设计出完全属于我国的口腔修复系统体数控加工控制系统实在必得。
该课题研究目标是研制一台口腔修复体专用数控加工设备，通过与合作单位开发的牙颌模型三维扫描仪和口腔修复体CAD/CAM软件集成[3]，形成一套完全属于我们自己的优秀的口腔修复系统。该系统在口腔修复领域的应用，可以大大提高修复体制作的质量和加工效率，减轻病人的痛苦和医生的工作强度。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
当如今，国外已经涌现了大批的CAD/CAM口腔修复体数控加工系统，而这些系统的来源主要是美国，德国，英国等西方发达国家；亚洲中，日本的系统做的还是比较突出的，相比较其他亚洲地区的国家。而某些国家关于此项技术已经走向了临床实验，并取得了不错的成绩。下面就介绍一些发达国家的系统技术：
1983年Dure[4]口腔修复体系统被成功研制出来了，而且是全世界上的第一个控制义齿形态的CAD/CAM系统。该系统整体结构很是复杂，而且只能简单的修复口腔修复体。因为是第一个被研发的口腔修复体技术，所以难免会有问题，主要是在处理该系统之前，必须要有一定的技术本领，一定的基础知识，一定的操作知识，不然很难了解系统，更不用说对其进行使用了，所以这款系统并没有被广泛的使用，但是它在历史上的作用是毋庸置疑的。
德国的技术一直是领先的，该国的Degusa 公司也率先研发出了属于自己知识产权的口腔修复体系统，将它命名为Cerco[5]系统。该系统的研究目的是解决义齿的问题。该系统的组成结构与其他国家，其他公司设计的系统不一样，它其实有着两种不同的主轴铣刀也是两把以及毛胚定位装置，通过装夹装置的移动进行粗加工和细加工。传统加工口腔修复体的过程十分复杂，得到需要加工的工件后，有着10多道令人头疼的制作工序。为了节约成本，提高效益，必须简化制作工序，因此Cercon系统孕育而生，它的工作流程是先对修复体进行扫描通过激光扫描仪，以便获得相关的数据，接着整理计算数据将其转换成数控加工指令，最后在毛胚材料上进行最后的处理。与逐渐被淘汰的传统手艺相比较，该系统有着去多有点：首先在加工时间上来说，就不是一个量级的，该系统节约了大量的时间，从而也就大大的降低了成品的成本；再者该系统是由计算机控制的，相比较手工，它更加准确、精确，所以成品的精确度得到了保障。于传统的手工工艺相比，已经方便了许多，但是它依然达不到修复体的自动重构和修复功能。
图11 德国Cercon 系统
众所周知，西门子是一家有着高技术研发团队的公司，所以该公司对CAD/CAM技术的成熟也起到了关键的作用。在1986年，该公司联合瑞士一家公司一起合作研发出了全新的系统，被称为Cercon[6]。因为在前人的基础上的研制，所以也解决了大量之前未被攻克的问题，在整体上得到了全新突破。它能更方便的从计算机中获取相关的数据并整合，获得数据后进行处理，变成所需要的二次数据，而且能够迅速的生产出牙病患者所需要的修复体，最为重要的是，从一开始数据的提取到数据的加工到最后的产品的加工的时间仅仅只有半个小时。实践表明这相技术是合格的，符合大批生产投入社会使用的可能性。该系统的结构和Cercon系统的结构是一样的。该系统的生产过程如下：该系统的运动方式为上下运动和前后运动；因为在加工材料的时候会有过热的问题，所以冷却系统也是必要的，当刀具开始开始对工件加工的时候，冷却系统正式启动。这样对工件的还原度更加精确。但是该系统并不是完美的，也有着它不足的地方，因为结构的原因，很容易被口腔内的空间限制住，所以不能够采集到相关的数据，大大降低了设计精度。该系统的价格也不低，所以不能够普遍使用。
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