Brevet FR2690836A1 — publié le 19931112

Procédé et dispositif de fabrication d'un corps solide ajusté L'invention concerne un procédé de fabrication d'un corps solide ajusté, en particulier sous la forme d'une dent artificielle, dans lequel on projette une grille optique à traits de manière répétée et légèrement déplacée sur une pièce réceptrice pour le corps solide ajusté, comme sur le chicot restant de la dent, on enregistre la pièce réceptrice et on utilise les enregistrements pour le calcul du corps solide ajusté, ainsi qu'un dispositif de fabrication d'un corps solide ajusté, comme celui d'une dent artificielle, comprenant une grille optique à traits et un organe d'éclai- rage pour la projection répétée de la grille à traits sur une pièce réceptrice pour le corps solide ajusté, comme sur un chicot de dent restant, et une caméra pour l'enregistrement des lignes de grille de la grille optique à traits, projetées sur la pièce réceptrice. On connaît, d'après le document DE-A-3723555, un procédé de fabrication d'une dent artificielle Dans ce cas, des lignes de courbe de niveau ou de contour sont projetées également au moyen d'une grille optique à traits sur un chicot de dent taillé et, pour produire des contours de Moiré, sont enregis- trées à nouveau au travers de la grille optique à traits au moyen d'une caméra On produit au moins trois modèles différents de lignes de courbe de niveau ou de contour A partir des trois images de Moiré obtenues, on peut ensuite calculer la coordonnée de niveau du chicot de la dent pour chaque point d'image de la caméra et donc son emplacement pour chaque point de surface du chicot de la dent. Le procédé est coûteux et réclame un équipement coûteux En outre, on ne voit pas comment le procédé peut être mis en oeuvre dans la pratique sur un chicot de dent se trouvant dans la bouche d'un patient. Le problème à la base de l'invention est de proposer un procédé amélioré et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé Conformément à l'invention, le problème mentionné est résolu, dans un procédé du genre indiqué, par le fait que l'enregistrement est réalisé sur la grille optique à traits projetée sur la pièce réceptrice, au moyen d'une caméra matricielle pour produire des bandes de Moiré Un dispositif selon l'invention prévoit un organe de déviation optique entre la grille optique à traits et la pièce réceptrice pour la séparation du faisceau d'éclairage incident traversant la grille à traits et le faisceau sortant issu également de la pièce réceptrice et enregistré par la caméra et prévoit que la caméra est une caméra matricielle pour produire des bandes de Moiré. A la différence de l'état de la technique, l'invention prévoit donc que, pour produire les structures de Moiré, on n'utilise pas la grille optique utilisée pour la projection des lignes sur le chicot de dent ou sur la pièce réceptrice, que l'observation n'est pas effectuée au moyen d'une deuxième grille optique séparée, mais que l'on utilise au contraire la structure des lignes d'une caméra à lignes comme autre grille pour la production des structures de Moiré De façon avanta- geuse, on prévoit donc que l'enregistrement est réalisé au moyen d'une caméra CCD. Conformément à une forme de réalisation préférée, on prévoit que les lignes de la grille optique sont dirigées optiquement sous un angle de 90 par rapport aux colonnes de la caméra, les enregistrements de la grille optique projetée sur la pièce réceptrice s'effectuant en particulier selon un mode entrelacé, dans lequel à chaque fois des trames sont enregis- trées à partir des colonnes de numérotation impaire, respec- tivement paire, de la caméra De cette façon, l'objet, c'est- à-dire la pièce réceptrice ou le chicot de dent restant, peut être enregistré sous forme d'image par la caméra Par le mode entrelacé, on obtient que deux trames sont enregistrées, qui peuvent être comparées entre elles pour engendrer sans erreur les données de mesure nécessaires au traitement ultérieur. Alors que, d'après l'état de la technique, le projecteur est déplacé luimême perpendiculairement à l'axe de projection ou au plan défini par la grille et le faisceau d'éclairage, on prévoit, dans une forme préférée de réalisation de l'inven- tion, que pour les enregistrements répétés, la grille optique à traits est déplaçable avec un organe de déplacement perpendiculairement à la direction d'extension de ses lignes de traits Elle est donc déplacée elle-même de manière beaucoup plus simple et avec une précision plus élevée que cela était le cas pour le projecteur Pour obtenir une précision élevée lors du déplacement, une autre caractéristi- que de l'invention prévoit que la grille optique est déplacée d'un angle faible différent de O O par rapport à ses lignes de grille, l'angle de déplacement par rapport aux lignes de la grille étant en particulier compris entre 0,1 et 1 ' De cette façon, pour obtenir le faible déplacement souhaité des lignes de niveau dans le domaine du micromètre avec une précision dans le domaine du nanomètre, le déplacement effectif de la grille optique à traits peut être réalisé dans le domaine du millimètre, ce qui est possible avec une précision dans le domaine du "pour mille" On peut ainsi obtenir une précision élevée et répétée du déplacement. Pour le déplacement de la grille à traits, il existe diffé- rentes possibilités Tout d'abord, on peut faire appel à un déplacement piézoélectrique A cet effet, on peut entrepren- dre en général un déplacement essentiellement perpendiculaire aux lignes de grille Il existe toutefois un inconvénient, à savoir que, pour produire l'effet piézoélectrique, des tensions élevées sont nécessaires qui ne sont pas souhaita- bles dans le domaine de la santé ou médical L'invention prévoit donc en variante que la grille optique à traits est déplacée par un moteur ou que la grille optique à traits est déplacée de façon magnétique et, en particulier dans le dernier cas, on peut prévoir que le déplacement de la grille optique à traits dans les positions souhaitées peut être réalisé en appliquant des tensions discrètes différentes. Une première position ou position nulle de la grille optique à traits est obtenue de façon reproductible en prévoyant que la grille optique est maintenue dans une position nulle par des ressorts détendus dans cette position A partir de cette position nulle", la grille optique à traits peut, dans une forme de réalisation préférée, être déplacée contre des butées qui déterminent deux autres positions définitives. L'invention peut en particulier servir aussi à la mise en place d'une surface de mastication physiologiquement suppor- table dans une dent artificielle à produire qui permet le jeu fonctionnel entre la dent restante, dans laquelle la dent artificielle doit être mise en place, les dents opposées et la situation dentaire individuelle et globale du patient. Les données, qui représentent une telle surface de mastica- tion, peuvent être générées de la manière suivante pour la production de la dent artificielle 1 Mesurage de la surface de mastication selon le procédé de l'invention en condition saine et utilisation de ces données dans le cas d'un défaut pour générer des données pour les parties correspondantes de la dent artificielle; 2 génération de la surface de mastication grossière à partir de données qui ont été produites à partir de règles univer- sellement reconnues en médecine dentaire et qui ont été stockées au préalable; 3 en cas de petits défauts: mesurage de la surface de mastication directement avant la préparation et utilisation de ces données pour la reconstruction des parties correspon- dantes de la dent artificielle; 4 mesurage de la surface de mastication du pendant latéral pour générer des données pour les parties correspondantes de la dent artificielle en utilisant la symétrie physiologique de la mâchoire humaine; la mise en place d'une masse plastique physiologiquement supportable dans la préparation et le formage de celle-ci par la fermeture des mâchoires du patient et la manipulation adaptée à la matière mise en oeuvre, de l'opérateur (dentis- te) Cette surface de mastication provisoire est alors également mesurée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention résultent des revendications et de la description qui suit, dans laquelle un exemple de réalisation préféré de l'inven- tion est expliqué en référence au dessin, sur lequel: la figure 1 représente une dent préparée à obtenir par le procédé de l'invention et le dispositif de l'invention; la figure 2 représente l'agencement optique du dispositif de l'invention; la figure 3 représente à la figure 3 a la disposition habituelle d'une caméra matricielle CCD et, à la figure 3 b, la disposition tournée avantageusement de 900 par rapport aux lignes de la grille optique à traits pour une telle caméra; la figure 4 est une représentation schématique du déplace- ment de la grille optique à traits pour la production de lignes sur l'objet à enregistrer pour une détermination univoque de chaque point de l'objet à enregistrer dans l'espace; la figure 5 est une représentation schématique d'un organe pour le déplacement de la grille optique à traits de la figu- re 4; la figure 6 représente un enregistrement de lignes de Moiré d'un chicot de dent au moyen du procédé de l'invention; et la figure 7 est une représentation du contour calculé d'après l'enregistrement de la figure 6, de la dent enregis- trée. La dent préparée 1 représentée à la figure 1 présente des arêtes 2 et des surfaces 3 pour lesquelles à chaque fois une partie des arêtes et des surfaces sont relativement "abrup- tes" dans la direction d'observation, c'est-à-dire que, pour une modification d'une faible valeur de la coordonnée spatiale sur une surface perpendiculaire à l'axe optique, la modification spatiale du point sur la surface 3 ou l'arête 2 correspondante (en particulier dans la direction d'une direction d'un angle faible par rapport à l'axe optique) peut être importante De telles arêtes 2 ou surfaces 3 sont très difficiles à saisir; elles peuvent être considérées comme n'étant pas effectivement une discontinuité et donc être mal identifiées ou identifiées de façon erronée et n'être donc pas saisies avec une précision suffisante. Pour réaliser, de la manière la plus précise possible, une saisie précise d'un chicot de dent 1, comme représenté à la figure 1, et en particulier de sa construction compliquée avec les arêtes 2 et surfaces 3 mentionnées, l'invention saisit ce chicot de dent 1 avec un procédé de Moiré de la manière décrite dans ce qui suit: Le dispositif 10 de l'invention présente tout d'abord un faisceau d'éclairage 11 Celui-ci comporte un organe d'éclai- rage 12, une grille optique à traits 13, une optique de reproduction 14, un (double) prisme 16 à surfaces réflé- chissantes 17, 18 et un diaphragme 19 qui, dans l'exemple de réalisation préférentiel représenté, est un diaphragme comportant deux ouvertures de diaphragme 21, 22 disposées très proches l'une de l'autre L'ouverture de diaphragme 21 permet le passage du faisceau d'éclairage 11, tandis que l'ouverture de diaphragme 22 permet le passage d'un faisceau d'observation 23 A la suite du double diaphragme 19 est en outre disposée une optique de reproduction 24 devant le chicot de dent 1 à enregistrer Sur ce dernier est produit un modèle de traits correspondant à la grille optique à traits 13 Ce modèle est enregistré par une caméra à lignes 28 au travers de l'optique 24, de l'ouverture de diaphragme 22, du double diaphragme 19 ainsi que d'une optique de réception 27. A la place du double prisme 16 à surfaces réfléchissantes 17, 18 complètement réfléchissantes et du double diaphragme 19 agencé à la suite et comprenant des ouvertures de diaphragme 21, 22 disposées proches l'une de l'autre, on pourrait prévoir des semi-miroirs de manière habituelle, éventuelle- ment dans le cadre d'un agencement de prisme, pour séparer le faisceau d'éclairage 11 et le faisceau de réception 23 du côté de la réception de l'éclairage et pour les rassembler en un faisceau du côté de l'objet (du côté du chicot de dent 1). A cela est reliée, de manière en soi connue, une perte d'intensité sur les miroirs partiellement perméables qui peut être évitée par l'agencement de l'invention, dans lequel les deux faisceaux 11, 23 sont guidés dans une tête d'observation et d'éclairage commune par deux ouvertures de diaphragme 21, 22 séparées, mais situées proches l'une de l'autre, du double diaphragme 19, sans que l'on doive à nouveau utiliser des têtes d'éclairage et d'observation physiquement séparées De plus, l'invention permet d'éviter les réflexions désavanta- geuses inévitables selon l'état de la technique. Alors que de manière habituelle on utilise exclusivement des grilles optiques à traits pour produire des structures de Moiré, -soit deux grilles optiques à traits dont une est placée devant l'organe d'éclairage et l'autre devant un organe de réception, soit encore éventuellement une grille optique à traits qui est traversée aussi bien par le faisceau d'éclairage que par le faisceau de réception l'invention prévoit au contraire qu'une grille optique à traits 13 est simplement mise en place dans le faisceau d'éclairage 11, alors que l'autre grille pour la production des structures de Moiré est formée par les lignes 31, 31 a ou les colonnes 32, 32 a de la matrice CCD Un enregistrement de Moiré d'une dent préparée au moyen du procédé de l'invention et du dispositif de l'invention est représenté à la figure 6 Dans une caméra CCD, entre les colonnes individuelles 32, 32 a sensibles à la lumière, qui sont divisées par la structure de lignes 31, 31 a superposées en points de réception individuels 33, est formée à chaque fois spatialement et géométriquement une colonne 34 sensible à la lumière, dans laquelle se produit la transposi- tion des charges résultant de l'enregistrement de chacune des colonnes 32 ou des points d'image 33 en une lecture par points suivante. La dent préparée à saisir doit être saisie avec une précision latérale la plus élevée possible qui dépend directement de la résolution des pixels de la caméra CCD utilisée et naturelle- ment de la dimension de reproduction du domaine de mesure latéral sur le récepteur. Les caméras CCD actuelles présentent des résolutions d'envi- ron 580 x 500 pixels sur une surface sensible de 6,6 mm x 8, 8 mm (appelée composant 2/3 ") ou de 4,8 mm x 6,6 mm (appelée composant 1/2 ") Il en résulte ainsi une hauteur de lignes (figure 3, dimension a) inférieure à la largeur de colonne (dimension b). Compte tenu de la précision de mesure, on peut tendre à obtenir une reproduction, si possible conforme au format, de la dent préparée sur la surface sensible CCD De plus, la projection de la grille optique à traits sur la dent doit cependant s'effectuer selon l'invention, de telle sorte que l'effet de Moiré ainsi appelé se forme lors de l'observation des traits sur la dent, c'est-à-dire que les deux intervalles de la grille doivent coïncider dans le plan récepteur CCD. Pour des raisons physico-optiques (par exemple effets de diffraction qui influencent négativement la qualité de reproduction), il est possible d'envisager des structures de grille grossières. Pour cette raison, dans une forme de réalisation préférée, on prévoit que la surface réceptrice de la caméra CCD est tournée de 90 ' par rapport à la disposition habituelle, telle qu'elle est représentée à la figure 3 a, si bien que les lignes 31, 31 a, par rapport à l'axe optique du montage, s'étendent parallèlement ou dans la direction des lignes de traits 36 de la grille optique à traits 13, tandis que les colonnes 32, 32 a s'étendent perpendiculairement à celui-ci. En même temps, la constante de grille de la grille optique à traits est choisie de manière à correspondre au plan récep- teur de la double hauteur de ligne de la matrice CCD. De ce fait, lors de la lecture de la matrice CCD dans le mode entrelacé courant (pour chaque trame sont lues au choix les lignes paires et impaires), on peut utiliser des constantes de grille (ici: 2 b 1,3 a) d'environ 30 % plus grossières, la précision de mesure latérale étant améliorée de 40 % par l'utilisation des deux trames et les stockages locaux étant moins prépondérants. En outre, les trames habituelles qui se différencient peu peuvent être soumises à des considérations de redondance et de plausibilité. Etant donné que, conformément au procédé de l'invention, plusieurs enregistrements, en général trois enregistrements, sont à préparer à partir d'une dent, de telle sorte que les lignes de projection 26 et donc également les lignes de grille 36 de la grille optique à traits 13 sont déplacées à chaque fois d'une faible valeur -une fraction de la constante de grille de la grille optique à traits 13 perpendiculaire- ment aux lignes 36, l'invention prévoit, suivant une autre caractéristique, que la grille optique à traits 13 est déplacée dans une direction 41 formant, par rapport à la direction d'extension 42 des lignes de traits 36 de la grille optique à traits 13, un angle a très faible avantageusement de l'ordre de 0,1 à 1 Il en résulte ainsi que, pour un déplacement encore relativement grand dans la direction de déplacement 41, par exemple d'un ordre de grandeur de 1 mm, qui peut être réalisé avec une précision suffisante, on peut obtenir, avec le même pourcentage de précision, un déplace- ment des lignes de la grille 36 perpendiculairement à leur direction d'extension d'une valeur dans le domaine du micromètre Si l'on prend par exemple une valeur de 24 micro- mètres pour la constante de grille de la grille optique à traits 13, on peut obtenir un déplacement de l'ordre de 8 micromètres Etant donné que la précision dans la direction de déplacement 41 peut être réalisée avec une précision du pour mille, il en résulte que la précision du déplacement des lignes de grille 36 est dans le domaine du nanomètre. Ce déplacement des lignes de grille 36 peut être obtenu de différentes manières. Un développement avantageux prévoit qu'un support 51 est maintenu par des ressorts à lames 52, 53 dans le boîtier 54 d'un moteur Par la position nulle des ressorts à lame 52, 53, on détermine une première position intermédiaire pour la grille optique à traits 13 Le moteur 56 comporte, sur son axe 57, un disque 58 en forme d'excentrique qui s'engage dans une rainure 59 du support 51 avec une tolérance donnée Dans une position intermédiaire du moteur, le disque 58 se trouve symétrique par rapport à la rainure 59 du support 51, libère donc ce dernier, si bien qu'il peut être placé dans la position intermédiaire mentionnée par les ressorts à lame 52, 53 Le moteur peut être entraîné dans les deux sens, étant entraîné à chaque fois de 90 par rapport à la position moyenne contre une butée Le disque 58 appuie, dans les deux positions terminales à 90 , à chaque fois une paroi latérale correspondante de la rainure 59 et déplace ainsi le support 51 de la grille à traits 13 de manière correspondante Sur la figure 5 est choisie une représentation dans laquelle le support 51 est déplacé très peu vers le haut de la feuille. De cette manière, on peut obtenir trois positions très précises pour le support 51 et donc pour la grille à traits 13. En variante, l'entraînement peut être réalisé au moyen d'un électroaimant soumis à des tensions différentes, le maintien de la grille à traits pouvant être réalisé par des ressorts à lame. La figure 6 montre, comme indiqué, des enregistrements de lignes de Moiré tels qu'ils peuvent être observés directement sur un écran relié à la caméra 28 Pour traiter et donc calculer l'emplacement de chaque point de la surface du chicot de dent, on peut utiliser les intensités correspondan- tes des trois mesures. La figure 7 montre la représentation d'un contour de dent d'une dent analogue à celle représentée à la figure 1, calculée à partir d'un enregistrement de Moiré A partir des données utilisées pour cette représentation et calculées à partir de la représentation de Moiré, on peut commander une machine de fraisage multi-axiale pour la réalisation de la dent artificielle. Revendications 1. Procédé de fabrication d'un corps solide ajusté, en particulier sous la forme d'une dent artificielle, dans lequel on projette une grille optique à traits de manière répétée et légèrement déplacée sur une pièce réceptrice pour le corps ajusté, comme sur le chicot restant de la dent, on enregistre la pièce réceptrice et on utilise les enregistre- ments pour le calcul du corps solide ajusté, caractérisé en ce que l'enregistrement est réalisé sur la grille optique à traits projetée sur la pièce réceptrice, au moyen d'une caméra matricielle pour produire des bandes de Moiré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enregistrement est réalisé au moyen d'une caméra CCD. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour les enregistrements répétés, la grille optique à traits est déplacée au moyen d'un organe de déplacement, perpendiculairement à la direction d'extension de ses traits. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour le déplacement d'un angle faible différent de O, la grille optique est déplacée par rapport à ses lignes de grille. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déplacement de la grille optique à traits dans les posi- tions souhaitées est effectué par l'application de tensions discrètes différentes. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lignes de la grille optique sont dirigées optiquement sous un angle de 90 par rapport aux colonnes de la caméra. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enregistrements de la grille optique projetée sur la pièce réceptrice sont réalisés selon un mode entrelacé dans lequel les trames sont à chaque fois enregistrées à partir des colonnes de numérotation impaires, respectivement paires, de la caméra. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux trames enregistrées pour chaque position de la grille optique projetée sont comparées entre elles pour générer les données de mesure. 9 Dispositif de fabrication d'un corps solide ajusté, comme celui d'une dent artificielle, comprenant une grille optique à traits et un organe d'éclairage pour la projection répétée de la grille à traits sur une pièce réceptrice pour le corps solide ajusté, comme sur un chicot de dent restant, et une caméra pour l'enregistrement des lignes de grille, projetées sur la pièce réceptrice, de la grille optique à traits, caractérisé en ce qu'un organe de déviation optique est prévu entre la grille optique à traits et la pièce réceptrice pour la séparation du faisceau incident d'éclairage traversant la grille à traits et du faisceau de sortie issu également de la pièce réceptrice et enregistré par la caméra, et en ce que la caméra est une caméra matricielle pour produire des bandes de Moiré. 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la caméra est une caméra CCD. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre l'organe d'éclairage avec la grille optique à traits et la caméra d'une part, et la pièce réceptrice d'autre part, un diaphragme ( 19) à double ouver- ture comportant deux ouvertures ( 21,22) étroitement voisines et en ce qu'il est prévu en outre une optique de déviation ( 16 à 18) sur le côté du diaphragme ( 19) à double ouverture, éloigné de la pièce réceptrice ( 1), et devant au moins l'une des ouvertures ( 21) du diaphragme. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la grille optique à traits ( 13) est déplaçable avec au moins un organe de déplacement, perpendi- culairement à la direction d'extension de ses lignes de traits ( 36). 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe ( 54) pour déplacer la grille optique à traits ( 13) d'un angle faible différent de zéro par rapport à la direction d'extension de ses lignes de grille ( 36). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'organe pour le déplacement de la grille optique à traits ( 13) présente un dispositif de commande alimentant un électro-aimant avec des valeurs de tension discrètes diffé- rentes. 15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que les lignes de la caméra sont dirigées optiquement à 900 par rapport aux lignes de la grille optique. 16. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la caméra présente un mode entrelacé pour l'enregistrement des lignes de grille ( 36), projetées sur la pièce réceptrice ( 1), de la grille optique à traits ( 13). 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par un organe pour la comparaison des trames enregistrées.