DE2719696A1

DE2719696A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermessung der oberflaeche eines beliebig geformten koerpers

Info

Publication number: DE2719696A1
Application number: DE19772719696
Authority: DE
Inventors: Roswith Dr Med Ostertag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1978-11-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zur
Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers.
Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers unter Verwendung eines über dem Körper angeordneten Meßrasters.
Bei der Größenbestimmung an beliebig geformten Modellkörpern treten stets Schwierigkeiten bei der Vermessung in beliebigen Ebencn auf. So ist die Längen- und Abstandsmessung, insbesondere bei Abgußinodellen wie z. B. in der Zahnheilkunde in der Praxis sehr schwierig, zumal dabei besondere Symmetrieverhältnisse berücksichtigt werden müssen. Es handelt sich hierbei üblicherweise um die Bestimmung folgender Parameter: 1. Die vordere Zahnbogenlänge des Ober- und Unterkiefers (LO und LU), wobei das Lot von der labialen Verbindungslinie zwischen den Schneidezähnen (1-1) auf die Linie zwischen dem ersten Prämolaren links und dem ersten Prämolaren rechts vermessen wird.
2. Einstellung und Abweichung von der Mittellinie (Raphe-Medianlinie).
3. Bei senkrecht auf der Tuberebene stehendem Schliff des Modells Vermessung des Uberbisses.
Zur Bestimmung dieser Parameter wurde in der Zahnheilkunde eine durchsichtige Platte, auf die ein Meßraster aufgebracht war, auf das zu vcrmessende Objekt gelegt. Dabei konnten zwar die Abstände der direkt auf die Meßplatte stoßenden Auflagepunkte des Meßobjektes mit ausreichender Genauigkeit ermittelt werden, nicht jedoch alle außerhalb der Ebene der Mcßplatte liegenden Punkte. Sie waren wegen der Paralaxenfrhler nur sehr ungenau erfaßbar. L>icsc wirkten sich naturgemäß bei zunehmendem Abstand von der Meßplatte immer stärker aus.
Die Aufgabe, die die Erfindung zu lösen hat, besteht darin, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Vermessung von Oberflächen beliebig geformter Körper zu bieten, die es insbesondere ermöglichen, die in der Zahnbeilkunde benötigten Abgußmodelle in beliebigen ebenen Koordinatensystenscr1 in unterschiedlichen Tiofon zu bestinsmen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster mit vernachlässigbarer oder ohne Verzeichnung auf Teile oder die gesamte Oberfläche des Körpers optisch projeziert wird und daß danach das projezierte Meßraster photographiert und ausgewertet oder das projezierte Meßraster auf der Körperoberfläche direkt ausgewertet wird.
Insbesondere ist dieses Verfahren gekennzeichnet durch seine Anwendbarkeit in der Zahnheilkunde zur Ermittlung von Parametern an Abgußmodellen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster auf einer transparenten Platte oder Folie aufgedruckt oder aufgeprägt ist, daß das Meßraster im Abstand von der Oberfläche des Körpers angeordnet ist und daß ein paralleles Strahlenbündel auf die Platte oder die Folie gerichtet ist und das Meßraster auf die Oberfläche des Körpers abbildet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Punktlichtquelle und einen Kondensor, dessen optische Achse senkrecht auf eine Auflagefläche des Körpers ausrichtbar ist.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Laser als Lichtquelle und eine Strahlenaufweitungsoptik mit einer kurzbrennweitigen Bikonkav- oder Bikonvexlinse und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse.
Von besonders großem Vorteil ist, daß in einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen das optische System in einer Halterung angeordnet ist, an der gle.ichzeitig die Platte oder die Folie befestigt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhin zweier Ausführungsbeispiele mittels der Figurcn 1 und 2 sowie einer photographischen Aufna11me (Eig. 3) eines auf ein Zahnabgußmodell projezierten Meßrasters beschrieben.
Das optische Vermessungsgerät nach Figur 1 besteht aus einer Lichtquelle 1, einem Kondensor 2 mit den beiden konvexen Linsen 3 und 4 und einem Meßraster 16, welches auf einer transparenten Platte oder Folie 5 aufgeprägt oder aufgedruckt ist. Das Lot 6 der optischen Anordnung steht senkrecht auf der Fläche 7, auf der das zu vermessende Objekt 8 liegt. Das Licht aus der Punktlichtquelle 1 wird mit Hilfe des Kondensors 2, 3, 4 zu einem Strahl 10 parallelen Lichtes umgewandelt. Der Durchmesser des parallelen Lichtbündels 10 ist von der Größe des zu untersuchenden Objektes 8 abhängig. In jedem Falle ist er größer als der zu vermessendc Teil der Oberfläche 17 des Objektes 8.
Nach Austritt aus dem Kondensor 2 passiert der parallele Lichtstrahl 10 die transparente Platte oder Folie 5 mit dem Meßraster 16 (z. B. zweidimensionales Millimeterraster). Dieses Meßraster 16 wird ohne oder mit nur vernachlässigbarer Verzeichnung auf die Oberfläche 17 des Meßobjektes 8 projeziert. Damit sind Vermessungen in beliebigen ebenen Koordinatensystemen in unterschiedlichen Tiefen der Meßobjektoberfläche 17 möglich. Die Platte 5 sowie die Linsen 3 und 4 des Kondensors 2 und die Punktlichtquelle 1 können an einem Stativ 14 justierbar gehaltert sein.
Eine weitere tTDgliche Vorrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Anstelle der Punktlichtquelle 1 nach Figur 1 tritt nunmehr ein Laser 9 (Hwe-Ne-Laser, 2 mW; Spektraphysics). Die optische Achse 6 (für sich entsprechende Teile wurden gleiche Bezugszeichen wie in der Figur 1 verwendet) steht wiederum senkrecht auf der Fläche 7, auf welcher das Meßobjekt 8 mit seiner Oberfläche 17 aufgelegt ist. Zur Erzeugung des parallelen Lichtbündels 10, dessen Durchmesser variabel gestaltbar ist, dient die Strahlaufweitungsoptik 11 mit einer kurzbrennweitigen 13ikonkav- oder Bikonvexlinse 12 mit einer Brennweite von f = 25 mm und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse 13 mit einer Brennweite von f = 1000 mm und einem Durchmesser d = 200 mm.
Als Raster 16 wurde wiederum eine Millimeterrasterfolie verwendet, welche auf der Platte oder Folie 5 aufgeprägt ist. Die Platte 5 bzw. die Strahlaufweitungsoptik 11 und der Laser 9 sind wiederum an einer Halterulg 15 justierbar befestigt.
Die photographische Aufnahme zeigt die Oberfläche eines Zahnabhußmodelles (entsprechend der Zahnabgußmodelle 8 mit Oberflächen 17 nach Figur 1 und Figur 2),auf das das Meßraster 5 projeziert wurde. Es handelt sich hierbei um ein aufprojeziertes Millimeterraster, aus dem die eingangs beschriebenen Parameter direkt ablesbar sind. Der Fehler ist kleiner als 2 %.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermessung der Oberfläche eines beliebig geformten Körpers untcr Verwendung eines über dem Körper angeordneten Meßrasters, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster <16) mit vcrn;c lässigbarer oder ohne Verzeichnung auf Teile oder die gesamte Oberfläche (17) des Körpers (8) optisch projeziert wird, und daß danach das projezierte Meßraster (16) photographiert und danach ausgewertet oder das projezierte Meßraster (16) auf der Körperoberfläche (17) direkt ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung in der Zahnheilkunde zur Ermittlung von Parametern an Abgußmodellen (8).
3. Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßraster (16) auf einer transparenten Platte oder Folie (5) aufgedruckt oder aufgeprägt ist, daß das Meßraster (16) im Abstand von der Oberfläche des Körpers (8) angeordnet ist, und daß ein paralleles Strahlenbündel (10) auf die Platte oder Folie (5) gerichtet ist und das Meßraster (16) auf die Oberflächen (17) des Körpers (8) abbildet.
4. Vorrichtung zur Erzeugung des parallelen Strahlenbündels nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Punktlichtquelle (1) und einen Kondensor (2), dessen optische Achse (6) senkrecht auf eine Auflagefläche (7) des Körpers (8) ausrichtbar ist.
5. Vorrichtung: zur F. rz<'Ligung des i>a rallelen Strahlenlendels nach Anspruch gekennzeichnet durch einen Laser (9) als Lichtquelle und eine Strahlenaufweitungsoptik (1 1) mit einer kurzbrennweitigen Bikonkav -oder Bikonvexlinse (12) und einer konfokal angeordneten Bikonvexlinse (13).
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (2 oder 3) an einer Halterung (14 oder 15) angeordnet ist, an der gleichzeitig die Platte oder die Folie (5) befestigt ist.