关于CAD／CAM软件股骨模型三维重建和数控加工.pdf

· 信息技术 · 陈海峰 ，等 ·基于CAD／CAM软件的股骨模型三维重建及数控加工 基于 CAD／CAM软件的股骨模型三维重建及数控加工 陈海峰 。刘浩 (南京航空航天大学 航空宇航制造工程学院。江苏 南京 210016) 摘 要：运用通用 CAD／CAM软件 Mimics，Ilnageware，CATIA，对股骨模型进行三维模型重建及 数控加工程序编制，配备四轴数控雕刻机床进行数控加工，提出了一套完整的股骨模型三维重 建及数控加工的方法。 关键词：CAD／CAM；股骨模型；数控编程；数控加工 中图分类号：THI2；TG659 文献标志码 ：B 文章编号：1671I5276(20114 3dReconstructionandCNC ProcessingofFemoralModelBasedOnCAD／CAM Software CHEN Hai—feng，LIU Hao (NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China) Abstract：ThispaperutilizesCAD／CAM software—Mimics，Imageware，CATIAforprogrammingtheinversedesignandCNC process· ingofthefemoralmode1．FouraxisCNC engravingmachine isusedforNC manufacturing．A wholeseriesmethodofthefemoral modelinversedesignandNC machiningisproposed． Keywords：CAD／CAM；femoralmodel；NC programming；NCmanufacturing 术，实现在计算机上对个性化股骨的宏观设计及生产过程 0 前言 的综合系统。整个系统实现了从医学图像的输入、处理， 股骨的三维重建及数控加工技术模拟的过程。 目前全球每年人工髋关节的置换数量估计 已达到80 万个 J，且随着人年龄的增长，这个公共的健康 问题越来 三维实体模型制作 越受到重视。髋关节是人体中最大的关节 ，由于先天发育 医学断层图像三维重建 已经形成 比较完善的系统，它 不 良、病变和骨折等多种原因，髋关节的发病率很高。我 包括图像处理和三维重建两大部分 。图像处理，也就 国是世界上人 口最多的国家，各种原因引起的髋关节疾病 很多。因此 ，研究股骨模型的构造，对髋关节具体化及提 是图像分割，是利用给定的特征量 (如灰度或阈值)来检 高手术品质具有重要意义。由于人体关节外形复杂，利用 测区域的一致性，达到图像分割成不同区域的 目的，使 目 数控加工技术制作实物模型是触摸和了解病人髋关节个 标区域能够准确清晰地分离出来 ，以达到更高层次的分析 体的理想方法。 和理解的可能性。三维重建就是利用图像分割分离出来 目前股骨模型的成型技术应用最多的是快速成型技 的目标区域的数据点的特征，构建其三维几何模型，并建 术 ，其主要优势为可 以快速为具有 内部复杂结构 的制 品。 立合理的数据结构来表达模型的几何与拓扑信息，从而对 而股骨模型作为术前规划的组成部分其主要作用在于给 重建的三维模型进行显示、几何操作 (旋转、平移、缩放 予医生正确直观的认识病体股骨的具体情况 ，并能经过触 等)以及模型数据的查询、修改和删除。本研究建立了以 觉系统感受