DE3712084C2 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung einer modifizierten, dreidimensionalen Reproduktion eines weichen, deformierbaren Objektes - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Herstellung einer modifizierten, dreidimensionalen Reproduktion eines weichen, deformierbaren ObjektesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ver
fahren zur Herstellung einer modifizierten, dreidimensiona
len Reproduktion eines weichen, deformierbaren Objektes sowie eine Einrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Ein spezielles Einsatzgebiet derartiger Verfahren und Einrichtungen be
steht in der Herstellung von Prothesenaufnahmen bzw. der
Adaptionsabschnitte von Prothesen. Derartige Prothesenauf
nahmen, die z. B. an den Reststumpf eines amputierten Beines
oder eines amputierten Armes angesetzt werden, müssen vor
zügliche Paßeigenschaften aufweisen, um dem Patienten
Schwierigkeiten oder Schmerzen beim Gebrauch der Prothese zu
ersparen und einen möglichst bequemen Gebrauch der Prothese
zu sichern.
Bei der Herstellung solcher Prothesenaufnahmen ist bisher so
vorgegangen worden, daß eine Abformung des Beinstumpfes
(oder eines entsprechendes Gliedes) in Form einer Gipsbanda
ge od. dgl. hergestellt und hierdurch eine Hohlform des Bein
stumpfes gewonnen wurde. Von dieser Hohlform wurde anschlie
ßend eine Vollform der Hohlgipsform hergestellt. Die Formge
stalt dieser Vollform wurde dann entsprechend der Form des
Beinstumpfes in seinem belasteten Zustand modifiziert und
anschließend wurde mit Hilfe dieser modifizierten Vollform
bzw. dieses Modells des Beinstumpfes eine Prothesenaufnahme
geschaffen, die mit der Form des Modells des Beinstumpfes in
seinem belasteten Zustand möglichst übereinstimmt.
Das vorerwähnte Verfahren ist umständlich und zeitaufwendig
und führt in vielen Fällen nicht zu befriedigenden Ergebnis
sen.
Aus der US Patentschrift 4 575 805 ist ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung eines Zahninlays bekannt. Hierbei
wird die dreidimensionale Geometrie eines Zahnrestes berüh
rungslos durch einen optischen Abtastkopf erfaßt. Während der
Abtastkopf in einer bestimmten Position gehalten wird, sendet
eine Lichtquelle Lichtstrahlen aus, die über einen Spiegel
zum Zahnrest ausgesandt werden. Zur Detektion der dabei ent
stehenden Reflektionsstrahlen ist ein CCD-Bildsensor vorgese
hen, so daß die abgetastete Oberflächenkontur über eine Vi
deoprozessoreinheit an einem Monitor darstellbar ist. Über
einen Bildspeicher wird ein Computer angesteuert, der seiner
seits eine x-y-z-Fräsmaschine zur Herstellung eines passendes
Inlays steuert. Mit Hilfe eines Joysticks und einer zugehöri
gen Software ist es möglich, auf den Fräsvorgang Einfluß zu
nehmen, so daß zusätzliche Abfräsungen am Zahninlay vorgenom
men werden können. Dieses bekannte Verfahren und die zugehö
rige Vorrichtung ist jedoch zur Herstellung eines Beinprothe
senaufnahmeteils nicht geeignet, da die dreidimensionale Er
streckung eines Beinstumpfes und die elastische Deformierbar
keit mit der eines harten Zahnrestes nicht vergleichbar ist.
Im Hinblick auf die vorerwähnten Nachteile besteht die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren
und eine Einrichtung der vorerwähnten Art zu schaffen, durch
das bzw. die weiche, deformierbare Objekte, insbesondere ein
Reststumpf eines amputierten Armes oder eines amputierten
Beines reproduziert werden können, wobei die Reproduktion in
den vorerläuterten Spezialfällen nachfolgend als Modell zur
Herstellung eines verbesserten Prothesenaufnahmeteils (Pro
thesensockel) dient. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
ein Verfahren und eine Einrichtung erreicht, wie sie jeweils
in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 2 darge
legt sind.
In Bezug auf Beinprothesen od. dgl. wird der Beinstumpf, der
in den Prothesensockel eingeführt bzw. eingepaßt ist, bela
stet, wenn die Person steht oder mit Hilfe der Prothese
Läuft. Entsprechend einem besonderen Merkmal der vorliegen
den Erfindung wird die Form der Reproduktion bzw. des Mo
dells derart modifiziert, daß es die gleiche Form wie der
Beinstumpf erhält, wenn dieser während des Laufens belastet
ist.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens und der Ein
richtung nach der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und
zugehöriger Zeichnungen verdeutlicht, die schematisch
eine Einrichtung zur
Herstellung einer Vollform oder eines Modells des verblei
benden Beinstumpfes eines Patienten nach einer Amputation
zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Meßeinrichtung, die in der
Einrichtung nach der Erfindung vorgesehen ist und
in dem Ausführungsbeispiel speziell an die meß
technische Erfassung eines Beinstumpfes angepaßt
ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Komponenten der Ein
richtung nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Modellfräs
einrichtung für die Herstellung der Vollform bzw.
des Modells.
Zu der Meßeinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist und allge
mein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, gehört ein
Ständer, der in unterbrochenen Linien dargestellt und allge
mein mit 2 bezeichnet ist. Dieser Ständer besitzt eine
Plattform 3, auf der eine Person, deren eines Bein amputiert
worden ist, mit ihrem anderen Bein steht, ein Paar Arm- und
Hüftstützen 4, die von der Person mit ihren Händen ergriffen
werden und einen Brustriemen 5, durch den der obere Teil des
Körpers der Person festgehalten wird. Mit Hilfe des Ständers
2 nimmt die Person eine verhältnismäßig exakt fixierte Lage
ein.
In einem geneigten, nach oben im wesentlichen offenen Ge
stell 7, das mehr oder weniger offene Wände aufweist, ist
ein drehbarer Rahmen 8 vorgesehen. Die Neigung des Gestells
7 kann durch eine Hülse 9 eingestellt werden, die gleitbar
einen Schenkel 10 des Ständers 2 umgibt, und an dem die Hül
se durch Schraubverklemmung festgelegt werden kann.
Eine Lasereinrichtung mit Strichoptik 12 und eine Videokame
ra 13 sind an dem Rahmen 8 befestigt. Zumindest die Videoka
mera 13 ist einstellbar und in ausgewählten Stellungen fest
stellbar, wobei dies in Fig. 1 durch eine horizontale Dreh
achse 14 angezeigt ist. Zu der Lasereinrichtung 8 gehören
zwei Spiegel 15 und 16, die so angeordnet sind, daß sie zu
sammen das im wesentlichen ebene Strahlenbündel, das durch
die Lasereinrichtung erzeugt wird, auf eine gekrümmte Be
grenzungslinie 17 des nach der Beinamputation verbliebenen
Beinstumpfes 18 des Patienten projizieren. Dieser Beinstumpf
ist im wesentlichen in dem Gestell 7 aufgenommen. In glei
cher Weise ist die Videokamera 13 mit zwei weiteren Spiegeln
20 und 21 korreliert, die zusammen die Strahlen von der Kon
turlinie 17, die durch die Lasereinrichtung 12 beleuchtet
wurde, auf die Optik der Videokamera 13 richten, so daß die
optische Achse der Videokamera 13 die Konturlinie 17 des
Beinstumpfes unter einem bestimmten Winkel zwischen 20 und
70°, vorzugsweise unter ungefähr 45°, in der Drehebene er
faßt. Die scheinbaren Positionen der Lasereinrichtung und
der Videokamera sind jeweils durch unterbrochene Linien mit
12′ und 13′ angedeutet. Die schraffierten Flächen in Fig. 1
bezeichnen die Strahlenbündel zwischen der Lasereinrichtung,
dem Beinstumpf, und der Videokamera und gelten sowohl in Be
zug auf die tatsächlichen als auch auf die scheinbaren Posi
tionen der Lasereinrichtung und dem Videokamera.
Der Rahmen 8 mit der Lasereinrichtung 12 und der Videokamera
13 kann schrittweise um eine Umdrehung durch einen Schritt
motor 22 gedreht werden. Jeder Schritt umfaßt einen Drehwin
kel von vorzugsweise zwischen 1° und 5°. Ein bevorzugter
Drehwinkel beträgt 1/100 einer Umdrehung. Das Meßverfahren
und die intermittierende Drehung des Rahmens 8 werden durch
einen Computer 27, der in der Art eines Blockdiagramms dar
gestellt ist, gesteuert, und der mit dem Schrittmotor 22
über einen Steuerschaltkreis 23 und mit der Videokamera 13
über einen Video-Analog/Digital-Wandler 26 gekoppelt ist,
und der in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch die
Konturlinie 17, die durch die Videokamera 13 erfaßt wurde,
auf einem Bildschirm oder einem graphischen Terminal 24 an
zeigt, das zu dem Computer gehört und in dem die Konturlinie
mit 17′ bezeichnet ist.
Fig. 2 beinhaltet eine Blockdiagramm der Hauptkomponenten,
die in der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung vor
handen sind, und zeigt zugleich die Schrittfolge des Be
triebsablaufs, wenn das Verfahren nach der vorliegenden Er
findung ausgeführt wird. Das Blockdiagramm enthält die Meß
einrichtung nach Fig. 1, einen Video-Analog/DigitaL-Wandler
26, einen Computer 27 mit einem graphischen Anzeigeterminal
24, einer elektronischen Steuereinheit 28 und einer Modell
fräseinrichtung 29.
Im Video/AD-Wandler 26 werden Signale von der Videokamera 13
in Fig. 1 zugeführt, die durch den Wandler 26 in eine gra
phische Anzeige 17′ umgewandelt werden, um eine bestimmte
Anzahl von Punkten jeder Konturlinie 17 zu koordinieren, die
die Eingangsdaten des Computers bilden. Die Konturlinie 17
wird im Computer in ein 90°-Profil durch ein trigonometri
sches Programm umgewandelt. Die Zylinderkoordinaten V, X, Y
können den Drehwinkel des Rahmens 8 repräsentieren, gezählt
von einer bestimmten Anfangsposition, ferner die Entfernung
des Punktes von der Drehachse des Rahmens 8 und schließlich
die Entfernung des Punktes von einem bestimmten Ort, der
rechtwinklig zur Drehachse liegt.
Das Meßprogramm im Computer liest zuerst die Konturlinie 17
und steuert die Drehung des Rahmens 8 mit Hilfe des Motors
22 sowie weitere Funktionen, die für die Ausführung des Meß
vorgangs wichtig sind. Durch das Steuerprogramm regelt der
Computer die Arbeitsweise der Modellfräseinrichtung 29 über
die elektronische Steuereinheit 28. Mit Hilfe eines
CAD-Programms wird die Drehkonturlinie 17 in eine korrespon
dierende Kontur umgewandelt, die berechnet wird und in Er
scheinung tritt, wenn der Beinstumpf in dem Prothesensockel
belastet wird. In Übereinstimmung hiermit werden der elek
tronischen Steuereinheit 28 Steuersignale zugeführt, so daß
die Fräseinrichtung 29 an dem Werkstück eine Kurve schnei
det, die der belastungsmäßig modifizierten Konturlinie ent
spricht.
Die Modellherstelleinrichtung 29 nach Fig. 3 ist in Form ei
ner Fräseinrichtung ausgebildet. Die Einrichtung weist einen
Rahmen auf, der allgemein mit 30 bezeichnet ist und in dem
zwei Handräder 31, 32 drehbar gelagert sind, die jeweils ei
ne zugehörige Schraubenspindel 33 bzw. 34 aufweisen. Jede
Schraubenspindel 33, 34 wirkt jeweils mit einer eingängigen
Gewindehülse 35 bzw. 36 zusammen. Die Gewindehülse 35 trägt
einen Schrittmotor 37, ein Futter 38 und eine Spindel 39, an
der ein Modellwerkstück 40 fest und unverschieblich gemäß
dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 befestigt ist. Die Gewin
dehülse 36 trägt einen Spannstift 42, der in axialer Rich
tung einstellbar ist und in diesem Ausführungsbeispiel nicht
verwendet wird. Die Handräder 31, 32 und die Schraubenspin
deln 33 und 34 werden verwendet, um die Spindel 39 und den
Spannstift 42 jeweils in einer Anfangs- oder Vergleichsposi
tion festzustellen.
Zwischen den zwei gegenüberliegenden Wänden 43, 44 des Rah
mens 30 ist eine horizontale Schiene 45 festgelegt. Ein
Schlitten 46, der zwei Paare drehbar gelagerter Rollen 47
aufweist, ist entlang der Schiene 45 hin- und her-, d. h.
vor- und zurückbewegbar. Ein Schrittmotor 48, der an der
Wand 43 befestigt ist, dreht eine Kugelumlaufspindel 49, die
in Lagern 50 und 51 in den Wänden 44 und 43 jeweils drehbar
gelagert ist. Die Kugelumlaufspindel 49, die mit einer Ku
gelumlaufmutter 52 im Eingriff ist, die nicht drehbar auf
dem Schlitten 46 gelagert ist, verschiebt den Schlitten 46
bei Rotation des Motors 48. Der Schlitten 46 trägt ein Säu
lenrohr 64, das nicht drehbar in einer Kugellaufbuchse gela
gert ist. In diesem Säulenrohr 64 ist ein Gleichstrommotor
DCM festgelegt, an dessen Abtriebswelle ein Spannfutter 53
befestigt ist, in dem ein Fräser 54 aufgenommen ist, durch
den das Modellwerkstück 40 durch Abtragen von Spänen bei
Drehung des Motors DCM in gezeigter Weise bearbeitet werden
kann.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung deutlich ist, ist
der Schlitten 46 und mit diesem zusammen das Schneidwerkzeug
44 translatorisch oder Linear in horizontaler Richtung be
wegbar. Dies ist jedoch für eine Fräsbearbeitung oder eine
ähnliche Herstellung eines dreidimensionalen Körpers von zu
fälliger Gestalt nicht ausreichend. Das Säulenrohr 64 und
zusammen mit diesem das Fräswerkzeug 54 müssen auch zu Ver
lagerungen in vertikaler Richtung in der Lage sein und zu
diesem Zweck ist das Säulenrohr 64 mit einer Kugelumlaufmut
ter 55 versehen, deren Kugeln im Eingriff mit einer Kugelum
laufspindel 56 sind, die in einer Halteklammer, allgemein
mit 57 bezeichnet, drehbar gelagert ist und an deren oberem
Ende, das sich oberhalb der Lagerungsklammer 57 befindet,
ein Kegelrad befestigt ist. Dieses ist mit einem zweiten Ke
gelrad 60 im Eingriff, welches durch eine Innenbohrung an
einer Drehmomenthülse befestigt und hierdurch verschieblich,
jedoch drehfest mit einer Welle 61 gekoppelt ist. Die Dreh
momenthülse ist jeweils in Lagern 62 und 62 in den Wänden
44 und 43 gelagert. Die Welle 61, die mit einem Spalt durch
das Kegelradlager 57 hindurchgeführt ist, kann durch einen
Schrittmotor 63, der an der Wand 43 befestigt ist, gedreht
werden. Wenn der Motor 63 Läuft, werden die Welle 61 und die
Kugelumlaufspindel 56 gedreht, unabhängig davon, wo sich der
Schlitten 46 in Bezug auf seine Lage entlang der Führungs
schiene 45 befindet, wodurch der Schlitten 46 und der Fräser
44 angehoben oder abgesenkt werden.
In Abhängigkeit vom Steuerprogramm für den Computer 27 wird
somit in dem Modellwerkstück 40 eine Spur oder eine Kontur
linie gefräst, die mit der Konturlinie 17 des Beinstumpfes
18 oder eines vergleichsweise entsprechenden Objektes über
einstimmt bzw. dieser entspricht. Der Fräser 54 wird nach
folgend in seine Ausgangslage zurückgeführt (in Fig. 3 nach
Links), nachdem das Modellwerkstück 40 um einen Schritt,
d. h. um 3,6° im Ausführungsbeispiel, gedreht wurde und dann
wird der Fräsvorgang wiederholt. Wahlweise kann anstelle
dieser Ausführung eine Konturlinie durch Bewegung von rechts
nach links gefräst werden. Wenn eine Reproduktion eines
Oberschenkels od. dgl. hergestellt werden soll, der seine
Form ändert, wenn er belastet wird und für den ein Prothe
sensockel mit Hilfe des endbearbeiteten Modells 40 herge
stellt werden soll, werden die Konturlinien, die gefräst
oder jeweils durch den Fräser 54 oder ein entsprechendes
Schneidwerkzeug geformt werden, entsprechend dem oben er
wähnten CAD-Programm modifiziert. Unterhalb des Werkstücks
40 und des Spanndorns 42 ist eine Späneaufnahme 41 und ein
Spänekasten 51 in Fig. 3 gezeigt.
Das vorerwähnte Ausführungsbeispiel, das mit Hilfe der
Zeichnungen erläutert wurde, bildet selbstverständlich nur
ein in keiner Weise begrenzendes Beispiel und kann im Rahmen
der Ansprüche auf vielfache Weise modifiziert werden. Insbe
sondere ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Ko
pien von Körperteilen, wie z. B. Armstümpfen, Beinstümpfen im
Zusammenhang mit der Herstellung von Prothesensockeln bzw.
-aufnahmen begrenzt. Außer Arm- und Beinstümpfen können auch
andere Körperteile, z. B. Torsos, starre Objekte od. dgl. nach
der vorliegenden Erfindung reproduziert werden. Im zuletzt
erwähnten Fall ist kein CAD-Programm zur Modifikation der
Konturlinien 17, die durch die Lasereinrichtung 12 beleuch
tet und durch Fräsen oder ein anderes Bearbeitungsverfahren
auf das Modell übertragen werden, erforderlich, wenn keine
modifizierte Form des Modells hergestellt werden soll.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her
stellung einer Reproduktion eines Objektes und eine Einrich
tung zur Ausführung dieses Verfahrens. Ein besonderes Ziel
der vorliegenden Erfindung besteht in der Reproduktion eines
Reststumpfes eines amputierten Beines zur Herstellung eines
verbesserten Prothesenansatzes bzw. -Sockels. Zur Ausführung
dieses Verfahrens wird das Objekt 18 in bestimmter Lage im
Verhältnis zu einem drehbaren Rahmen 8 angeordnet, auf dem
eine Lasereinrichtung 12 und eine Videokamera 13 in einer
solchen Lage jeweils montiert sind, daß sie das Bild einer
Konturlinie 17 des Objekts über ein Paar Spiegel 15, 16, 20,
21 beleuchten und erfassen können, und zwar jeweils während
der Drehung des Rahmens 8 um im wesentlichen einen vollstän
digen Umlauf. Das auf diese Weise von der Konturlinie 17 er
haltene Bild wird durch einen Video/AD-Wandler 26 in eine
numerische Information umgewandelt, die die Koordinaten der
Punkte der Konturlinie 17 identifiziert. Diese Information
wird zusammen mit einem Meß- und Steuerprogramm zu einem
Computer 27 geführt, dessen Ausgangssignale die Eingangssi
gnale einer elektronischen Steuereinheit bilden. Die Aus
gangssignale der elektronischen Steuereinheit steuern eine
Modellbearbeitungsschneideinrichtung, wie z. B. eine Fräsein
richtung, derart, daß diese an einem Werkstück eine Kontur
linie erzeugt, die einer modifizierten Form der Konturlinien
des Objektes entspricht. Der Rahmen 8 mit der Lasereinrich
tung 12 und der Videokamera 13 wird intermittierend schritt
weise um bestimmte Drehwinkel gedreht und für jeden Dreh
schritt werden die vorerwähnten Messungen wiederholt, bis
der Rahmen sich um einen kompletten Umlauf gedreht hat. Auf
diese Weise wird eine exakte Nachbildung des Objektes in
Form des Modells erreicht, das gegebenenfalls modifiziert
sein kann, um zugleich das originale Objekt in seinem Bela
stungszustand wiederzuspiegeln.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung einer modifizierten, dreidimen
sionalen Reproduktion eines weichen, elastisch deformierba
ren Objektes, insbesondere des Reststumpfes eines amputier
ten Armes oder eines amputierten Beines, gekennzeichnet
durch die folgenden Verfahrensschritte:
- (a) das Objekt (18) wird in bestimmter Lage in Bezug auf ei nen drehbaren Rahmen (8) positioniert, auf dem eine La sereinrichtung (12) und eine Videokamera (13) derart montiert sind, daß sie eine Konturlinie (17) des Objekts (18) beleuchten und aufnehmen können, über zumindest ei nen Spiegel (15, 16; 20, 21) und zwar jeweils während der Drehung des Rahmens (8) um im wesentlichen 360°,
- (b) das Bild der Konturlinie (17), das auf diese Weise er halten wird, wird umgewandelt durch einen Video/AD-Wandler (26) in eine numerische Information, die die Koordinaten von Punkten des Bildes der Kontur linie (17) identifiziert,
- (c) die numerische Information wird zusammen mit einem Meß- und einem Steuerprogramm einem Computer (27) zugeführt, der vorzugsweise ein graphisches Sichtterminal (24) be sitzt,
- (d) die numerische Information, die dem Computer (27) ent sprechend dem Meßprogramm zugeführt wird, wird entspre chend einem CAD-Programm in Übereinstimmung mit der be rechneten Deformation in Berücksichtigung einer kalku lierten Belastung modifiziert,
- (e) Ausgangssignale des Computers (27) werden als Eingangs signale einer elektronischen Steuereinheit (28) zuge führt,
- (f) Ausgangssignale der elektronischen Steuereinheit (28) veranlassen die Steuerung einer Modell-Herstellungs maschine (29), insbesondere einer Fräseinrichtung, der art, daß ein Schneidwerkzeug auf einem Werkstück (40) eine Konturlinie erzeugt, die der modifizierten Kontur linie des Objekts entspricht,
- (g) der Rahmen (8) mit der Lasereinrichtung (12) und der Vi deokamera (13) wird intermittierend schrittweise um ei nen bestimmten Teil einer Umdrehung gedreht und für je den Drehschritt werden die vorerwähnten Verfahrens schritte (b) bis (e) wiederholt ausgeführt, bis der Rah men (8) um zumindest im wesentlichen eine Umdrehung ge dreht worden ist, und
- (h) das Modellwerkstück (40) wird intermittierend und schrittweise in Bezug auf das Schneidwerkzeug der Modell-Herstellungsmaschine (29) in gleicher Weise wie der Rahmen (8) in Bezug auf das Objekt gedreht, um eine modifizierte Reproduktion des Objekts zu erzeugen.
2. Einrichtung zur Herstellung einer modifizierten, dreidi
mensionalen Reproduktion eines weichen, elastisch deformier
baren Objekts, insbesondere des Reststumpfes eines amputier
ten Armes oder eines amputierten Beines, gekennzeichnet
durch:
- (a) eine Meßeinrichtung (1) mit einer Einrichtung zur Posi tionierung des Objekts (18) in einer bestimmten Lage in Bezug auf seine Umgebung, und einen Rahmen (8), der zu mindest im wesentlichen um eine Umdrehung in Bezug auf das Objekt (18) drehbar ist, auf dem eine Lasereinrich tung (12) und eine Videokamera (13) montiert sind, der art, daß sie jeweils eine Konturlinie (17) des Objekts (18) beleuchten und ein Bild derselben über zumindest einen Spiegel (15, 16; 20, 21), befestigt an dem Rahmen (8) aufnehmen können,
- (b) einen Video/AD-Wandler (26) od. dgl. zur Umwandlung des erhaltenen Bildes (17′) in numerische Informationen, die die Koordinaten von Punkten der Konturlinie identifizie ren,
- (c) einen Computer (27), der mit dem Wandler (26) verbunden ist, um die numerische Information von dem Wandler (26) aufzunehmen,
- (d) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Meßprogramms sowie eines Steuerungsprogramms zur Einspeisung dieser Pro gramme in den Computer,
- (e) eine Einrichtung zur Erzeugung eines CAD-Programms und zur Einspeisung desselben in den Computer (27) zur Modi fikation der numerischen Information, die entsprechend dem Meßprogramm in den Computer (27) eingespeist wird, um diese Modifikation in Übereinstimmung mit einer be rechneten Deformation des Objekts infolge einer vorbe rechneten Belastung auszuführen,
- (f) eine elektronische Steuereinheit (28), die mit dem Computer (27) verbunden ist,
- (g) eine Modellherstellungseinheit (29), die mit der ele ktronischen Steuereinheit (28) gekoppelt ist und geeig net ist, ein für die Herstellung des Modells zu bearbei tendes Werkstück (40) spanend zu bearbeiten, z. B. durch Fräsen, und dieses mit einer Konturlinie zu versehen, die mit der modifizierten Konturlinie (17′) in Abhängig keit von Signalen, die von der elektronischen Steuerein heit (28) aufgenommen werden, übereinstimmt,
- (h) eine Einrichtung (22) zur intermittierenden und schritt weisen Drehung des Rahmens (8), einschließlich der La sereinrichtung (12) und der Videokamera (13), die auf diesem positioniert sind, zumindest zur Drehung des Rah mens (8) um im wesentlichen eine vollständige Umdrehung, zur Erzeugung einer Abfolge von Konturlinien, die in ih rer Gesamtheit im wesentlichen die Außenfläche bzw. Au ßengeometrie des Objekts reproduzieren, und
- (i) eine Einrichtung zur intermittierenden und schrittweisen Drehung des Werkstücks (40) bezüglich der Schneidein richtung in gleicher Weise wie der Rahmen (8) in Bezug auf das Objekt gedreht worden ist, um eine mo difizierte Reproduktion des Objekts zu erzeugen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lasereinrichtung (12) mit zwei Spiegeln (15, 16) koordi
niert ist, von denen einer vorgesehen ist, um die Strahlen
von der Lasereinrichtung (12) aufzunehmen und diese in Rich
tung des anderen Spiegels (16) zu reflektieren, der seiner
seits geeignet ist, um diese Strahlen, die von dem ersten
Spiegel (15) aufgenommen wurden, zu dem Objekt (18) derart
zu richten, daß sie eine Konturlinie (17) des Objekts be
leuchten, die sich vorzugsweise im wesentlichen in der glei
chen Ebene wie die Drehachse des Rahmens (8) befindet.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Videokamera (13) mit zwei Spiegeln (20, 21) koordiniert
ist, von denen der eine zur Aufnahme der Strahlen von einer
Konturlinie (17) des Objekts vorgesehen ist, die durch die
Lasereinrichtung (12) beleuchtet wurde und dieses Bild in
Richtung des anderen Spiegels (20) zu reflektieren, der sei
nerseits geeignet ist, um die Strahlen, die vom ersten Spie
gel (20) aufgenommen wurden, in die Optik der Videokamera
(13) zu lenken.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die geometrischen Achsen der Videokamera (13) und der Laser
einrichtung (12) ungefähr in einer gemeinsamen Ebene ange
ordnet sind und einander unter einem Winkel schneiden, der
zwischen 20° und 70° Liegt, vorzugsweise ungefähr 45° be
trägt.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die An
ordnung eines Sichtbildschirms (24), der mit dem Computer
(27) verbunden und geeignet ist, jede Konturlinie (17) des
Objekts, beleuchtet durch die Lasereinrichtung (12) und auf
genommen durch die Videokamera (13) darzustellen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Objekt aus einem Armstumpf oder einem
Beinstumpf besteht, die jeweils nach der Amputation des ent
sprechenden Armes oder Beines verblieben sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Modellherstellungseinheit (29) aufweist:
- (a) eine Einrichtung (38,39) zur Befestigung eines Modell werkstücks (40), von dem ein modifiziertes Modell oder eine Reproduktion des Objekts, (eines Beinstumpfs (18)), verblieben nach einer Amputation, hergestellt wer den soll,
- (b) eine Einrichtung (27) zur intermittierenden Drehung des Werkstücks (40) in Schritten, von denen jeder Dreh schritt einen Winkel von vorzugsweise 3,6° einschließt und insgesamt im wesentlichen zumindest eine komplette Umdrehung erfolgt,
- (c) eine Fräseinrichtung (54) oder eine ähnliche Schneidein richtung zur Entfernung von Spänen von dem Werkstück (40),
- (d) ein Spannfutter (53) zum Halten des Werkzeugs (54).
- (e) einen Motor (DCM) zum Drehen des Werkzeugs (54),
- (f) eine Einrichtung (48, 52, 49) zur Verschiebung des Spann futter (53) und des darin gespannten Werkzeugs (54) vor und zurück entlang einer ersten, axialen Richtung,
- (g) eine Einrichtung (63, 55, 56) zur Verschiebung des Spann futters (53) und des darin eingespannten Werkzeugs (54) in eine zweite, axiale Richtung, die vorzugsweise recht winklig zur ersten axialen Richtung verläuft, und
- (h) eine Einrichtung (28) zum koordinierten Antrieb der Werkstückdreheinrichtung und der Futterverschiebungs einrichtung entsprechend einem bestimmten Programm.
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