双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108143475A(43)申请公布日2018.06.12(21)申请号201711120278.2(22)申请日2017.11.14(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市大学城外环西路100号(72)发明人张永康于秋云秦艳杨智帆杨丰槐(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人杨晓松(51)Int.Cl.A61B17/68(2006.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法和装置(57)摘要本发明公开双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法和装置，本发明技术方案通过CT扫描并建立骨折关节部位的三维模型，根据不同个体需求设计相匹配的骨折固定器，再进行分层切片处理，获取每一层的轮廓信息，以确定其变截面、变厚度、加强筋的位置。采用同侧分布的激光3D打印控制系统3D打印待成形的骨折固定器第N层切片，加大骨头断裂区的尺寸，并做成加强筋，实现其变截面，变厚度的完全匹配。与此同时，激光冲击锻打系统同步耦合作用于相同位置。另外通过在线检测和实时跟踪反馈系统，自动调节两激光系统相关参数，进行骨折固定器成形和强化的自动补偿，多个系统同步耦合作用于骨折固定器的同一位置，可有效提高表面精度和加工效率。CN108143475ACN108143475A权利要求书1/2页1.双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：CT扫描获取患者骨折处的3D数据，分析并建立骨折部位的三维模型；S2：借助计算机辅助设计确定与患处适配的骨折固定器，输出个性化的骨折固定器数据；S3：对所述步骤S2的输出数据分析处理以获得所述骨折固定器的图像特征，建立三维模型并进行分层切片处理；S4：获取所述骨折固定器每一层轮廓信息，采集和保存轮廓相关二维数据和图像特征；S5：分析处理所述骨折固定器的轮廓相关二维数据和图像特征，识别所述骨折固定器存留较大空间、弯曲应力大、易疲劳断裂、寿命较低的部位，以确定骨折固定器需要做成变截面、变厚度、加强筋的精确部位；S6：根据所述骨折固定器的参数设定激光3D打印系统的参数，所述激光3D打印系统以3D打印方式打印出所述骨折固定器分层切片处理后的第一层，激光冲击锻打系统同步作用于第一层的同一位置，以激光冲击锻打改善待成形件的第一层表面和内部缺陷；S7：所述激光3D打印系统增材制造待成形所述骨折固定器时，在线监测系统实时跟踪并将零件表面性能和结构尺寸参数，先后反馈给所述激光冲击锻打系统和所述激光3D打印系统，以同时启动两激光器系统和所述在线监测系统同步耦合作用；S8：所述在线监测系统和实时跟踪反馈系统分别检测待成形骨折固定器第一层的表面和内部尺寸性能是否达到要求，采集相关误差分析并判断误差是否在允许的误差范围内，实时反馈给两激光系统的功率调节设备调节工艺参数。2.如权利要求1所述的双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法，其特征在于，所述步骤S6的所述激光3D打印系统设定的参数包括有激光功率、扫描速度、扫描间距、激光光斑。3.如权利要求1所述的双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法，其特征在于，所述步骤S7中的所述激光冲击锻打系统和所述激光3D打印系统接收反馈信息时间差由两者之间的分布距离和工作速度决定。4.如权利要求1所述的双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法，其特征在于，所述步骤S7中，所述激光3D打印系统增材制造待成形所述骨折固定器时，对应功率调节设备调节两激光器系统的相关参数，同时控制所述激光冲击锻打系统同步工作。5.一种使用如权利要求1至4任一所述双激光束冲击锻打增材制造大距离骨折固定器方法的装置，其特征在于，设置于所述骨折固定器上方的激光冲击锻打系统、激光3D打印系统、在线监测系统、实时跟踪反馈系统、计算机以及激光器；所述激光冲击锻打系统分别与所述计算机、所述激光器、所述实时跟踪反馈系统电连接；所述激光3D打印系统分别与所述计算机、所述激光器、所述实时跟踪反馈系统电连接；所述计算机分别与所述激光器、所述实时跟踪反馈系统电连接；所述实时跟踪反馈系统与所述在线监测系统电连接。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述激光冲击锻打系统包括从下往上依次电连接的第一激光头、激光冲击锻打装置、激光冲击锻打束控制装置、激光冲击锻打束功率调节设备；所述激光冲击锻打束功率调节设备分别与所述计算机、所述实时跟踪反馈系统电连接；所述激光冲击锻打装置分别与所述计算机和所述激光器电连接。7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述激光3D打印系统包括从下往上依次连接2CN108143475A权利要求书2/2页的第二