实现精确颌面外科手术的数字化设计与制造技术研究

针对目前颌面外科手术前缺少必要的规划和模拟,临床手术操作对医生经验依赖程度较高的现状,将数字化设计和制造技术与医学工程相结合,构建针对复杂颌面外科手术的手术方案设计体系。集成基于CT的三维模型重建、镜像修复模型设计、手术辅助工具设计、模型快速成形制造等工程技术,实现基于虚拟模型的手术方案设计及基于实物模型的模型外科手术模拟,制订理想的手术方案,并通过辅助工具保证方案在临床手术中得到精确实施。22例手术方案临床成功应用表明,应用基于数字化设计与制造技术的手术方案设计系统,手术质量和效率都得到了提高。     

利用3D打印技术实现骨盆骨折手术导板的设计制造

目的使用3D打印技术设计制造手术导板,辅助手术操作,降低骨盆骨折手术的难度。方法基于数字化骨盆模型的重构流程,针对CT断层图像的台阶效应,提出了层间插值算法,通过层间插值算法优化后,提高了骨盆模型重构精度。然后利用优化后的三维骨盆模型设计制造手术导板,并将其应用于手术。结果术中所见与术前模拟完全一致,术后CT复查显示克氏针位置正确,术后效果满意。3D打印技术的应用使手术时间由两小时缩短为十分钟,避免了术中透视,提高了定位精度,降低了手术难度。     

基于逆向工程的人体颌骨个体化三维实体重建研究

提出一种面向实体模型的个体化CT图像三维重建方法,对牙齿颌骨CT断层图像进行三维重建,建立出一个可编辑的三维实体模型.为医生进行牙种植手术提供仿真工具,方便医生确定手术方案,提高手术的成功率.主要实现过程:利用螺旋CT扫描获得的人体下颌骨扫描数据,通过与Minics和UG/Imageware逆向工程技术相结合,在计算机上重建出一个可编辑的三维实体模型.它具有精确度高,可编辑性强等特点,并且可以直接用于实体的生物制造.     

运用模块化方法建立口腔修复有限元模型

以工程领域中的模块化方法为核心建立了牙颌组织的有限元模型库。对标本进行CT扫描、数据提取、和三维重建技术建立牙颌组织的实体模型。对实体模型切分模块 ,得到一套正常牙列的模块化模型库 ,并在其基础上派生一系列反映上下颌牙生理、病理情况的模型库。上述方法可建成正常牙、牙槽骨不同程度吸收、牙周不同程度松动、缺牙区牙槽骨、固定桥修复体、可摘局部义齿修复体等有限元模型。将模块化设计与有限元方法相结合 ,可高效地生成适用于口腔修复学设计和分析的有限元模型库。     

自动化技术在机械设备设计与制造中的应用

在科学技术快速发展的背景下,我国自动化技术得到了有效发展。当前,自动化技术已经应用在机械设备设计与制造中,大大提高了机械设备设计与制造水平。未来,有必要继续深化研究自动化技术,构建自动化技术在机械设备设计与制造中的应用体系,便于指导实际工作。本文主要探讨了机械自动化设计与制造的发展建议,旨在为自动化技术在机械设备设计与制造中的应用以及发展提供指导。     

基于物联网的机电产品协同设计制造关键技术

通过对物联网和机电产品协同设计制造关键技术研究,构建了"基于物联网的机电产品协同设计制造架构"。在此基础上,分别对其关键技术、精确及高灵敏度的感知技术、即插即用标准化的通信协议、面向信息处理与融合的智能服务平台、协同设计制造支撑等进行了研究,为物联网在机电产品协同设计制造技术的应用进行了探索。     

基于CT图像三维重建全骨盆模型与3D打印

应用全骨盆CT断层扫描图像及计算机辅助设计技术(CAD),基于图像分割理论和先验知识,三维重建出包含髂血管、肿瘤的全骨盆模型;通过逆向工程技术,准确地进行各项数据的术前测量,精确反应出骨盆、肿瘤及髂血管大小及其相互位置,精确界定肿瘤切除范围;输出拓扑结构完整的STL文件,并基于光固化成形方式打印出实体模型;提高术前设计和手术模拟效率,减少术中出血量及手术时间,以达到更佳的修复效果。     

逆向工程在汽车零部件设计制造中的运用

逆向工程是一种利用数字化技术对产品进行分析、测量、建模、设计等全过程的工程方法,近年来在汽车零部件设计制造中得到了广泛的应用。本文通过对逆向工程在汽车零部件设计制造中的应用进行研究和分析,并从提高汽车零部件设计效率、优化零部件的结构及提高汽车零部件的制造精度等维度探究逆向工程在汽车零部件设计制造中的运用优势。最后针对逆向工程在汽车零部件设计制造中可能存在的问题进行了探讨,并提出了相应的解决方案。     

一种基于物联技术的制造执行系统实现方法与关键技术

在分析现有制造执行系统面临的挑战和机遇的基础上,结合最新的物联网技术,提出一种“物物互联,感知制造”环境下的制造执行系统…基于物联技术的制造执行系统。设计了一种基于物联技术的制造执行系统体系构架,提出了一套使能基于物联技术的制造执行系统关键技术体系和实现框架,包括基于传感网的制造资源物物互感技术、制造执行过程多源信息的主动感知与增值技术、制造执行过程动态优化技术、生产过程质量信息传感／监控和全程追溯技术等,所提方法和技术对于物联网在制造领域的应用具有重要的借鉴价值。     

六自由度数字化导板定位系统的运动分析及仿真研究

针对颌面部介入治疗手术过程中导板位置和数字化设计软件中规划的位置无法精确匹配的问题,对数字化软件设计并通过3D打印得到的导板的匹配策略进行了研究。对辅助导板定位的定位方式进行了总结,提出了一种六自由度数字化导板的定位系统;该定位系统通过ABAQUS进行了刚度仿真,并通过正运动学分析进行求解、Matlab仿真得出了操作空间范围,最后得出了导板固定在系统上应该旋转的角度和平移距离,并利用3D打印模型和支架试验台进行了误差测试。研究结果表明:该定位系统刚度达到要求,操作空间满足实际需求,而且定位误差较小,具有较高的可靠性和精确性。     

Design and fabrication of custom-made dental implants

Dental implant has been attracting more and more attention due to their advantages of reliability and comfort. It is estimated that 10% of people will need dental implants in their life time. Especially, companies offer a system for customer to choice. But, no one research on custom-made dental implants. Traditional implants have their limitation and they are not better fit due to the difference of patient??s oral condition. The advantages of custom implant are accuracy fit and esthetic emergence profile. So, custom-made implant is desirable. Another key problem of custom-made dental implant is manufacturing. Dental implant is difficult to machine due to its complex features and its material (titanium). With the ever increasing demand for tight tolerance and increased complexity and accuracy, traditional machine tools have become ineffective for machining them. So, we design and built a PC-based CNC Turn-Mill-Hob professional machining center for machining our custom-made dental implants accurately and efficiently. This paper introduces our method: firstly, the custom-made dental implant in various oral conditions is designed by using our implant database. And then, FEA results indicate the stress distribution and magnitude of implant-bone interface for dentist referring. Finally, samples are automatic machined by our machining center.     

基于CATIA V5的汽车车身逆向设计

随着CAD/CAM系统一体化技术的不断发展和市场竞争的日益激烈,先进的设计和制造方法在制造业的地位越来越重要。其中,逆向工程作为一种先进、快捷和实用的现代设计方法在汽车行业得到了广泛的应用,为汽车产品的创新设计,生产周期的缩短和适应新的市场形势提供了基础。通过CATIA V5软件对汽车车身进行反求,完成了逆向设计中的数据采集及预处理和三维CAD模型的重建,并对在逆向设计过程中遇到的问题提出了相应的解决方案,为逆向设计在汽车制造业中的应用提供了参考过程。     

用PLC改造三面铣组合机床控制系统

从机床自动控制的实际需要出发,利用PLC对三面铣组合机床的电气控制系统进行了改造,并给出了其PLC控制系统的硬件设计和梯形图程序。以此可以提高机床的可靠性、灵活性以及效率。     

基于Pro/E平台的零件可制造特征分析

从DFM系统总体要求及各功能模块的结构关系出发,研究以VC.NET为统一开发平台,在统一数据库下构建Pro/E平台上基于特征的产品可制造性设计与分析框架体系。运用MFC动态链接库(DLL),通过Pro/E提供的Pro/TOOLKIT接口,实现产品零件制造特征的提取、重构和交互操作,通过对制造信息的进一步封装,建立制造特征类库,较好地解决了通过零件三维设计模型获取零件的制造信息的方法。     

定做式人工髋关节设计与加工中股骨轮廓提取方法

本文提出在设计定做式人工髋关节时使用的一种股骨ＣＴ片轮廓提取方法。采用本文论述的轮廓提取方法，作者得到了股骨的截面数据，并从而利用ＣＡＤ软件进行了股骨的三维重建，并在快速原型设备上得到了股骨的实体。     

个性化医学内植物设计与制造

提出一种精确匹配的定制型医学内植物设计与制造方法。采用基于目标组织特性的图象分割方法将目标组织从三维数据场中分割出来，应用等值面提取获得目标组织的三角面网格模型，进行碎片清除和网格剖切后，得到内植物的面模型。将面模型直接输入CAM软件系统，生成加工指令，进行数控加工，完成内植物制造过程。     

大尺寸个体化PEEK植入物精准设计与控性定制研究

我国每年有98%的骨缺损患者由于缺乏理想的人工植入物而成为功能受限者,个体化植入物设计制造已经成为我国从经验医疗转型精准医疗的关键部分。聚醚醚酮（Poly-ether-ether-ketone,PEEK）材料被普遍认为是目前最为理想的个体化植入物原材料之一,然而个体化PEEK植入物的复杂结构（尤其是大尺寸植入物）需要综合考虑PEEK材料性能、制造方法的工艺特性、临床植入应用环境等多方面的交叉影响。介绍了面向大尺寸个体化PEEK植入物的精准设计方法与控性定制3D打印方法,确立了个体化植入物设计方法与制造技术的几点准则,并描述了研究技术在一例大范围胸骨肿瘤治疗上的应用过程,所设计与制造的PEEK材料一体式胸肋骨假体,最终植入患者体内,协助大尺寸缺损胸壁的重建。     

人工髋关节假体的加工方案及夹具设计

本文提出一种加工人工髋关节假体这一特殊零件的加工工艺方案，设计了相应的夹具及装夹方案。使用该方案及夹具，可以保证获得准确的假体颈、干夹角以及其它颈、干相对位置要求；并能在普通车床加工出颈部圆锥段和圆柱段。或在数控车床上加工出假体关节球头。利用所设计的专用夹具，在ＭＡＨＯ数控加工中心ＭＨ６００Ｃ上加工出假体干上与股骨髓腔匹配段的假体轮廓段，之后再用普通车床加工出假体干的圆柱段部分。本文设计的加工方案与夹具的特点是工装简单，定位可靠、装夹方便，尤其是粗、精加工各工序都能保证颈、干轴线间的相对位置。     

Effects of material properties and hole designs of the jig on the fatigue life of dental implants

A purpose of this paper is to analyze the effects of material properties and hole designs of the jig on fatigue test results of dental implants. An implant fatigue test method is described in ISO14801, which requires that the jig should firmly hold the implant and the elastic modulus of the jig should be more than 3 GPa. However, these requirements are insufficient to represent a dental implant in the jawbone as the fixture is osseointegrated in the jawbone that comprises of the cortical bone and the cancellous bone. In this paper, three different materials for the jig and two different hole designs of the jig for holding the implant were examined in FE simulations and fatigue tests. From the simulation and test results, the effects of material properties and the hole designs of the jig were evaluated in the light of fatigue life of dental implants.     

面向集成数据模型的逆向工程系统研究

在集成逆向工程系统研究现状的基础上,建立由数字化子系统、模型重构子系统和产品制造子系统三部分组成的面向集成数据模型的逆向工程系统框架结构.对系统实现的关键技术及系统集成的数据转换技术进行研究,并重点介绍实现远程逆向工程技术的方法.通过应用实例验证该集成系统可有效地缩短产品制造周期、降低产品设计及开发成本.