초록 ▼

고가이며 정밀한 교합이 필요한 치아(Crown) 제작의 모든 공정은 현재 수작업에 의존하여 진행되고 있다. 또한 최종 판정도 육안 검사에만 의존하며, 품질 검사 및 단계별 제작 공정의 양, 불량의 판단 기준 및 품질매뉴얼 등도 없는 상태임. 따라서 불량률이 높으며, 치과의사와 기공사 사이에 제품의 정확한 수치에 근거한 과학적인 평가가 불가능한 실정임. 제품의 평가에 있어 수치적 근거를 제시하고, 고품격의 치아 design 등에 필요한 3차원 자동검사 시스템의 개발이 시대적으로 절실하게 필요함.
요컨대 본 연구는 현재 수작업 단

고가이며 정밀한 교합이 필요한 치아(Crown) 제작의 모든 공정은 현재 수작업에 의존하여 진행되고 있다. 또한 최종 판정도 육안 검사에만 의존하며, 품질 검사 및 단계별 제작 공정의 양, 불량의 판단 기준 및 품질매뉴얼 등도 없는 상태임. 따라서 불량률이 높으며, 치과의사와 기공사 사이에 제품의 정확한 수치에 근거한 과학적인 평가가 불가능한 실정임. 제품의 평가에 있어 수치적 근거를 제시하고, 고품격의 치아 design 등에 필요한 3차원 자동검사 시스템의 개발이 시대적으로 절실하게 필요함.
요컨대 본 연구는 현재 수작업 단계에서 이루어지는 치아제작 작업을 디지털 차원으로 전환시키는, 치의학의 혁신적인 발전 작업이라고 사료된다.
수행 시작시 설정한 연구목표를 정리하면 다음과 같다.
- 치아 및 주조 결과물의 3차원 data 확보 시스템의 개발(±0.01㎜ 오차)
- 3차원 그래픽을 이용한 단순 비교 검사 시스템 개발.
- 등고선 기법 등을 이용한 각도, 거리, 부피, 높이 등의 치수에 대한 정량적인 분석 및 검사 시스템의 개발
- 최종적으로 치아제작의 단계별 자동검사 및 비교 시스템의 개발
이상의 연구목표를 달성하기 위하여 다음의 내용이 수행 완료되었다.
- 치아(Crown)과 인상체(Impression) 3D Scanning System이 개발 완료되었다.
․ 이 시스템의 x-y stage는 0.003㎜ (3㎛) 정밀도를 갖고 scan이 가능하고
․ Laser displacement Sensor를 이용하여 z value 측정하여 치아 및 치주 구조 외곽 형태의 데이터 채집(scan) 및 형상 display 시스템이 구축되었다.
․ 이상의 동작을 구현하기 위하여 stepping motor 제어 및 센서신호입력을 위한 interface 시스템 구축되었다.
- 입력된 3차원 데이터의 영상구현 시스템 개발 완성되었다.
․치아 및 치주 구조를 3차원 공간상에서 회전, 확대, 축소 및 이동 등이 가능한 3차원 영상 display system이 완성되었다.
․치아를 전면, 후면, 좌측면, 우측면 및 위에서 본 형태를 3차원 형태로 표시하는 기능이 완성되었다.
․다중의 3차원 영상의 표시 및 투시 기법 등을 이용한 비교 알고리즘 개발이 일부 완성되었다.
- 치아간의 교합성 검사를 위한 수치제공 시스템 개발
- 3차원 영상의 2차원 표현기능이 완성되었고 이를 바탕으로 치아간의 거리 면적, 부피, 각도 등의 측정이 화면상에서 가능하게 되었다.
- 등고선 알고리즘 구현 및 이를 이용한 치아 및 인상체 비교 알고리즘을 개발중이다.
- 최종적으로 간편형의 치아(Crown) 인식 및 검사 System이 구축되었다.
이러한 연구결과를 바탕으로 연구 수행 결과를 치의학 분야 및 치기공 산업분야에 적용하면 아래의 효과를 기대할 수 있다.
- 저가의 고기능 장비 개발에 따른 불량률 감소 및 인건비 절감 등에 따른 생산성향상
- 치과에서 치아 제작시 시각적인 사전 선택 및 design 의 선택이 가능해짐.
- Impression을 이용 제작될 치아의 교합 및 높이 등의 사전 simulation이 가능해짐에 따른 환자의 불편해소 및 2중 작업 감소
- 현재 단일 대상체에 대한 3차원 측정 시스템은 기계분야에 일반화되어 있으나 치과분야에는 없음. 따라서 이러한 시스템이 선도적으로 개발되어 국외로 진출시 외화 가득효과도 매우 클 것으로 사료됨.
위에서 언급한 효과를 얻기 위하여 아래의 과정이 예상되고 그에 따른 제반사항의 준비가 필요하다.
- 인체를 대상으로 하는 기기로 안정성을 확보하기 위하여 많은 임상적용 및 이에 따른 개선이 필요하다.
- 인체적용에 문제점이 없다고 판단나면 한국 식품의약청 안전청의 승인을 득하여 객관적인 안전성을 확보하여야 한다.
- 아무리 편리하고 digitize된 첨단기기라도 기과의사 및 기공사 등이 채택하지 않으면 쓸모가 없으므로 학회, 전시회 및 제품설명회 등을 통하여 한국 및 외국에 보급한다.
- 현재 컴퓨터를 이용한 제어 공학 및 컴퓨터 그래픽 분야에서 기술적으로 이루어진 많은 발전을 본 개발품목에 접목하여 세계에 없는 첨단 고부가 분야를 개척한다.

Abstract ▼

A process of manufacturing a teeth crown and teeth impression that requires a high precision for fitting into human teeth structure is totally carried out manually. The final quality examination also depends on the eye visualization of its shape and the accuracy with fitting each other. There is no

A process of manufacturing a teeth crown and teeth impression that requires a high precision for fitting into human teeth structure is totally carried out manually. The final quality examination also depends on the eye visualization of its shape and the accuracy with fitting each other. There is no quality manual in each process in the making teeth crown and teeth impression etc.
And there is no standard in deciding whether it passes or is rejected.
Therefore the poor production ratio is high and an argument between dentist and a dental technician never ceases. So it is required to process these procedures according to the numerical standards. For this purpose it should be acquired to have numerical data of the shape of teeth and supporting structures in the 3D data form. This research is focused on solving these problems and opening new era in the field of teeth and orthodontics into the digital era from analog status.
The several targets of this research follow as.
- Developing a equipment of scanning system for preparing 3D data with a resolution of ±0.01㎜.
- Developing a simple comparing system of teeth and its supporting structure with building up its 3d graphics.
- Finally, building an auto inspection system for Teeth Crown Using 3D-Graphic technics for each step in manufacturing.
The following outcomes succeed.
- 3D scanning system for teeth crown and teeth impression which works with a 3㎛ resolution is accomplished.
- A displaying system of the 3D graphics of teeth and related structures using acquired data from 3D scanning system. In this system several kinds of graphic treatment for example rotating a volume in the 3d space, expansion, shrink etc. are available.
- Some of comparing algorithm between two status of teeth shape for an analysis of development and a dental treatment is still under construction for the perfect performance.
- This system provides all kinds of numerical values in the teeth and its supporting structures, for example length between teeth, height of each tooth, area, volume and angle between any two lines in the oral cavity.
- This system also provides all numerical data in the orthodontic field for the teeth correction.
- In this system several images of front dental shape, rear dental shape, left and right shape and top dental shapes can be displayed based on the 3D data in the surface rendered structures.
- finally, A simple automatic inspection system for teeth crown and its supporting structures using 3D graphic technics is accomplished.
Based on the results of this research, following utilizations will be realized.
- The poor production ratio will be enhanced by the repaired quality control with numerical criterion.
- It will also save labor cost by the enhancement of productivity of labor.
- it will provide a room for selection of teeth design from the displayed 3D graphics of dental structures.
- In the near future it will also available to simulate the fitness of teeth structures in the orthodontic area to save the number of trial and error actions.
To realize above targets, several preparations which are stated as follow are essential.
- Since applies on the human oral cavity, it is compulsory to do clinical test many chances until it affords a proof of safety and reliability.
_ For this procedure it is necessary to acquire the certification of safety from the public governmental agency.
- After this procedure it can be advertised and distributed for the better use in the dental and orthodontics areas.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 목 차 ... 4
• 연구개발사업 최종보고서 요약문 ... 5
• Project Summery ... 7
• 총괄연구개발과제 연구결과 ... 9
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 9
• 1.1 . 연구의 배경 및 필요성 ... 9
• 1.1.1. 연구의 배경 ... 9
• 1.1.2. 연구의 필요성 ... 9
• 1.2. 연구의 최종 목표 ... 10
• 1.3. 연구과제의 구성 및 추진체계 ... 11
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 13
• 2.1. 연구 방법 및 내용 ... 13
• 2.2. 결과 ... 14
• 2.2.1. 3D 영상자료입력 기기부 ... 14
• 2.2.2. 데이터 scanner와 controller와 영상 표시부를 연결하는 Interface부 ... 14
• 2.2.3. Crown 및 scanner를 통한 간접방식의 치아 및 치주의 제 치수 자동 측정 System ... 14
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 18
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 20
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획 ... 21
• 6. 첨부서류 ... 24
• 제1세부연구개발과제 연구결과 ... 26
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 27
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 31
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 ... 33
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 43
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 45
• 6. 총괄연구개발과제의 활용계획 ... 46
• 7. 첨부서류 ... 49